Galfenol合金磁滯非線性模型與控制方法

《Galfenol合金磁滯非線性模型與控制方法》是2016年1月由國防工業出版社出版的圖書，作者是舒亮、陳定方。

基本介紹

• 書名：Galfenol合金磁滯非線性模型與控制方法
• 作者：舒亮、陳定方
• ISBN：978-7-118-10480-6
• 頁數：228
• 定價：50.
• 出版社：國防工業出版社
• 出版時間：2016年1月
• 裝幀：精裝
• 開本：32開

內容簡介

本書是一本關於Galfenol磁致伸縮合金(FeGa合金)磁特性分析、磁滯非線性建模理論及相關器件設計與套用的專著。本書的主要內容是多項國家自然科學基金、高等學校博士學科點專項基金、浙江省“錢江人才”計畫項目等多項課題研究成果的總結，其主體研究內容包括了Galfenol合金磁特性分析、磁滯非線性建模理論、非線性控制方法以及Galfenol驅動器和感測器的設計與特性分析。書中通過具體算例，介紹了Galfenol合金的機械特性和磁致伸縮特性，並與TerfenolD、PZT等功能材料在性能上進行了對比和分析。全書共分8章，第1章介紹了磁致伸縮機理和不同類型磁致伸縮材料及其特點；第2章介紹了Galfenol合金的製備方法；第3章介紹了磁滯非線性建模的一般理論，並重點介紹了考慮各向異性的Galfenol合金非線性建模方法；第4章介紹了Galfenol驅動器件的設計理論和方法；第5章講解了磁滯非線性模型和機械結構模型相耦合的動力學建模方法；第6章將磁機耦合的動力學建模方法從二維擴展到三維，建立了具有通用性的動力學耦合建模方法；第7章介紹了Galfenol驅動器的非線性控制方法；第8章介紹了Galfenol合金的套用研究，並通過具體工程算例，將Galfenol合金與TerfenolD、PZT等功能材料進行了對比。本書具有系統的理論知識，同時有較強的工程實用性。

本書的研究對象為磁致伸縮合金，其內容可供從事相關功能材料及其套用研究的科研、工程技術人員參考。同時，書中所採用的有限元建模思想，以及非線性有限元模型的數值求解方法，對於從事工程領域的科技工作者、專業技術人員和高等院校工程相關專業的師生具有參考價值。

目錄

第1章緒論1

1.1磁致伸縮機理1

1.2磁致伸縮材料類型4

1.2.1傳統磁致伸縮材料4

1.2.2稀土超磁致伸縮材料5

1.2.3鐵磁性形狀記憶合金7

1.3Galfenol合金材料9

1.3.1Galfenol合金磁特性10

1.3.2Galfenol合金非線性特徵11

第2章製備工藝與方法13

2.1母合金的製備13

2.2定向凝固法15

2.2.1提拉法17

2.2.2懸浮區熔法（Floating-zone method）18

2.2.3布里奇曼法（Bridgman法）20

2.2.4高溫度梯度真空定向凝固法21

2.3快速凝固法22

2.3.1甩帶快淬法22

2.3.2吹鑄法25

2.4其他製備方法26

2.4.1軋制26

2.4.2粉末冶金法27

2.4.3電化學沉積法29

第3章磁化非線性模型30[HJ*4/9]

3.1磁滯非線性建模理論30

3.1.1Preisach模型30

3.1.2JilesAtherton模型35

3.1.3Prandtl-Ishlinskii模型37

3.1.4自由能磁滯模型40

3.1.5神經網路模型49

3.1.6各種模型特性對比52

3.2考慮各向異性的三維磁化非線性模型54

3.2.1各向異性55

3.2.2磁疇56

3.2.3能量公式57

3.2.4特性測試70

第4章Galfenol驅動器件設計理論及方法74

4.1懸臂樑驅動器最佳化設計74

4.1.1懸臂樑驅動器結構76

4.1.2結構最佳化設計77

4.1.3驅動器特性測試82

4.2驅動器動力學模型84

4.2.1控制方程84

4.2.2弱形式及其離散化87

4.3模型數值求解方法90

4.3.1有限元模型的數值求解90

4.3.2動力學模型驗證91

第5章磁滯非線性動力學建模方法99

5.1驅動器有限元模型99[HJ]

5.1.1幾何結構100

5.1.2虛功原理100

5.1.3弱解方程有限元離散化105

5.2非線性動力學模型110

5.2.1單向磁致伸縮應變110

5.2.2模型非線性數值解法112

5.2.3數值算法的驗證113

5.3實驗結果與討論123

第6章三維磁-機全耦合非線性模型127

6.1磁-機耦合模型127

6.1.1電磁場方程128

6.1.2動力學控制方程130

6.1.3弱解形式131

6.1.4弱解方程的離散化134

6.1.5係數矩陣求解137

6.2模型求解及實驗測試143

6.2.1模型求解143

6.2.2仿真結果及實驗測試145

第7章Galfenol驅動器控制技術152

7.1多自由度動力學模型154

7.1.1有限元模型154

7.1.2狀態空間模型155

7.2滑模變結構控制157

7.2.1等效控制157

7.2.2系統健壯性控制設計及穩定性分析160

7.3基於遺傳算法的非線性參數識別165

7.4滑模變結構健壯性控制仿真研究169

7.5滑模變結構健壯性控制實驗研究173

第8章Galfenol合金套用研究179

8.1Galfenol合金在微位移執行器中的套用179

8.1.1磁致伸縮致動技術179

8.1.2致動器套用領域182

8.2Galfenol合金在感測器中的套用188

8.3典型工程實例191

8.3.1典型工程實例一：懸臂樑結構驅動器191

8.3.2典型工程實例二：Galfenol交變載荷力感測技術201

參考文獻218