[发明专利]一种超磁致伸缩微位移自感知驱动方法及执行器

权利要求书

1.一种超磁致伸缩微位移自感知驱动方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

第一步，用恒流源放大电路(7)为超磁致伸缩执行器的圆柱型线圈(2)提供激励电流，使之产生均匀磁场，当驱动磁场稳定时，超磁致伸缩棒(3)产生伸缩效应，使超磁致伸缩微位移驱动器输出位移，此时，通电圆柱型线圈(2)的等效电阻R₁和电感L₁在驱动电路中产生一定的分压；

第二步，在恒流源型放大电路(7)基础上集成圆柱型线圈(2)电感变化量测量的电感电桥电路(1)，用驱动电路作为电桥的一个桥臂，圆柱型线圈(2)的电感L1为该桥臂待测电感，用可调的匹配电阻(5)和匹配电感(6)作另一个相邻的桥臂，二者串联接入恒流源型放大电路(7)，流经两桥臂的电流幅值和频率相同，调节匹配电阻(5)使之与圆柱型线圈(2)的等效电阻R1相等，调节匹配电感(6)使之与圆柱型线圈(2)在稳定环境下的等效电感L1相等，此时，桥路输出为0，电感电桥即达到平衡；

第三步，外界扰动力(8)作用在负载(4)上，导致超磁致伸缩棒(3)材料磁化强度变化，电桥失去平衡，建立此时超磁致伸缩执行器的等效电路模型，通过差动运放电路测量得不平衡电压ΔU计算得到圆柱型线圈(2)的电感值变化量Ld；

第四步，建立电感值变化量Ld和外界扰动力(8)在超磁致伸缩微位移执行器线性模型下的数值关系，主控单元获取电感值变化量Ld，计算出外界扰动力(8)的大小f，控制恒流源型放大电路(7)的输出驱动电流源i，通过一定的补偿就可以实现外界扰动力(8)作用下的精密定位，实现外界扰动力(8)的自感知。

2.一种如权利要求1所述方法的超磁致伸缩微位移自感知执行器，超磁致伸缩材料棒(3)处于轴对称的空心圆柱型线圈(2)结构中心，圆柱型线圈(2)产生均匀磁场驱动磁致伸缩棒(3)伸缩，并通过柔性铰链结构输出位移，圆柱型线圈(2)外侧有水冷套结构，保证执行器工作在恒定的温度环境下，恒流源型放大电路(7)为圆柱型线圈(2)提供程控幅值和频率可调的驱动电流，产生超磁致伸缩材料棒(3)工作需要的磁场，其特征在于：基于逆磁致伸缩效应建立外界扰动力(8)和激励线圈(2)的电感值变化量Ld的关系模型，通过电感电桥电路(1)测量圆柱型线圈(2)的电感值变化量Ld，在恒流源型放大电路(7)上引入电感电桥电路(1)，闭环调节驱动电流源i，实现变力作用下的驱动定位。

3.根据权利要求1所述的超磁致伸缩微位移自感知驱动方法，其特征在于：圆柱型线圈(2)的驱动电流源i变化频率在0Hz～2kHz之间，电桥的调制电流频率同样在0Hz～2kHz之间。

4.根据权利要求1所述的超磁致伸缩微位移自感知驱动方法，其特征在于：平衡电桥为电感电桥电路(1)，其结构采用一种开尔文电桥与有源电桥结合的电感电桥。