[发明专利]磁致伸缩作动器和磁致伸缩作动器试验平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁致伸缩作动器和磁致伸缩作动器试验平台。

背景技术

现代工业和科学技术的发展对产品的动态性能提出了更高的要求，有的甚至要求振幅达到微米级，传统被动减振技术已经远远的不能够满足振动要求，经过几十年的研究和发展，诞生了基于液压作动、气动作动、电磁作动、智能材料作动等振动主动抑制方法和系统，其中磁致伸缩作动器磁致伸缩作动器因其具有频响快、出力大、能量密度高等独特优点脱颖而出，成为目前研究的热点。自诞生以来就在振动主动控制，换能等方面受到了广泛关注和研究。在航空航天、精密仪器、车辆悬挂、超精密加工等领域做了大量理论和应用研究，成果颇丰。但由于在机理上典型非线性因素的存在，导致超磁致伸缩作动器的应用存在重大非线性失稳隐患，严重制约了其在重要设备上的使用和推广，

由于非线性因素的存在，作动器的输出不但不能线性复现控制指令而影响抑振效果，而且可能导致失稳。失稳的结果是可怕的，其不但不能对振动产生抑制，而且会带来极大的破坏。目前，基于磁致伸缩作动器的振动主动控制策略的研究取得了很大的进展，但是非线性失稳的问题是无法回避的。无论采用何种控制算法，都是希望采用非线性控制理论方法来提高作动器跟踪精度进而达到提高抑振效果目的，但前提是作动器的动态行为是可控的，否则这些控制方法无法给出策略应对。因此开展非线性研究无疑是必要的，但是目前尚没有非线性机理研究平台，无法提取非线性敏感参数，更无法研究非线性失稳边界条件。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种磁致伸缩作动器和磁致伸缩作动器试验平台，其能够有效地提取非线性敏感参数及失稳边界，能够对磁致伸缩作动器的非线性机理进行有效验证和/或试验。

为此，本发明提供一种磁致伸缩作动器，包括：壳体，其内形成一个收容空间并且两端分别用盖封闭；磁致伸缩棒，其能在磁场的作用下伸缩并且被收容在壳体内；导出杆，其以力传动的方式安装于磁致伸缩棒，其能接受磁致伸缩棒的伸缩作动；线圈支撑套，其包围磁致伸缩棒设置，并且在其周围缠绕有磁场线圈，当该磁场线圈通电时产生使得磁致伸缩棒伸缩作动的磁场；磁致伸缩棒的伸缩作动方向上的两端分别设置有至少一个偏置永磁体，以使磁致伸缩棒在磁致伸缩棒的伸缩作动方向上介于位于两端的偏置永磁体之间的方式布置，从而在磁致伸缩棒的伸缩作动方向上产生磁场。

作为优选，偏置永磁体在与磁致伸缩棒的伸缩作动方向垂直方向上的长度比磁致伸缩棒的相同方向上的长度大，以适于在磁致伸缩棒的伸缩作动方向上产生均匀磁场。

作为优选，导出杆经由第一过渡件安装于磁致伸缩棒的一端，第一过渡件设置有收容凹部，位于一端的偏置永磁体收容在该收容凹部中，磁致伸缩棒的另一端经由第二过渡件安装于壳体的盖，第二过渡件与该盖之间形成用于收容另一偏置永磁体的收容凹部。

作为优选，磁致伸缩作动器还包括与磁致伸缩棒间隙配合的冷却水套，冷却水套用于通冷却流以实现对磁致伸缩棒的冷却，冷却水套特别地设置有多个槽，通过所述槽来设置用于测量磁致伸缩棒的应变和/或温度的传感器。

作为优选，磁致伸缩作动器还包括摩擦施加部，用于调整作用于磁致伸缩作动器上摩擦力的大小，摩擦施加部特别地包括摩擦部和调整螺栓，摩擦部抵接导出杆外周以适于摩擦干涉导出杆，摩擦部特别地摩擦片和摩擦调节器，调整螺栓与摩擦片螺纹接合以适于调整摩擦片与导出杆之间的作用力，摩擦施加部特别地还包括适于检测摩擦片和导出杆之间作用力的摩擦力传感器。

作为优选，壳体在磁致伸缩棒的布置导出杆的一侧的相反侧布置有通孔，该通孔适于插入特斯拉计，以便于直接检测磁致伸缩棒所受磁场的强度。

作为优选，导出杆与壳体的上端盖之间设置有预压弹簧，以适于通过调整预紧压盖改变预压弹簧的预压力，导出杆与壳体的上盖之间特别地还设置有力传感器，以能够检测作用在预压弹簧上的力的大小。

根据本发明的另一方面，本发明还一种磁致伸缩作动器试验平台，其包括上述磁致伸缩作动器，所述磁致伸缩作动器试验平台以竖直方式布置，使得磁致伸缩棒和导出杆以在竖直方向上延伸的方式布置，在导出杆的上端还包括惯性平台，惯性平台上载置有适于模拟外界负载变化的惯性质量。

作为优选，磁致伸缩作动器试验平台还包括测控计算机，其通过A/D接口电路采集设置磁致伸缩作动器和/或磁致伸缩作动器试验平台的感应部件的信息，通过D/A接口电路控制磁致伸缩作动器和/或磁致伸缩作动器试验平台的相应的参数。

在本发明中，非线性敏感参数包括磁致伸缩作动器的预压弹簧刚度、外负载、温度、干摩擦及磁滞等因素。