基本信息：

南京航空航天大学·机电学院，研究方向：磁致伸缩执行器技术

发表于IEEE/ASME Transactions on Mechatronics杂志，

影响因子：5.303

论文内容简介

本文提出了一种轴径向二维叠堆磁致伸缩执行器（TSMA），并对其进行了理论分析与实验测试。

（1）基于TSMA的工作原理建立了解析模型，并对TSMA关键结构参数的灵敏度进行了实验分析设计。然后，通过系统辨识得到所建立的解析模型的相关参数。

（2）制作了执行器物理样机，开展了开环性能测试与闭环性能测试。

结果表明所提出的轴径向二维磁致伸缩执行器在不牺牲带宽的前提下可以实现2.8倍的位移放大，拥有65μm的行程和超过500Hz的带宽。这证明了该结构可以在不牺牲带宽的情况下显著增加执行器输出位移。闭环性能测试表明，仅利用传统的PID控制器，正弦跟踪的均方根误差小于4%。

研究背景

随着航空技术的发展，航空发动机燃烧不稳定成为一个非常棘手的问题，主动燃烧控制技术被提出并被证明是解决该问题的有效方法。主动燃烧控制的具体实现需要燃油调节阀的执行机构同时具有亚毫米驱动位移以及500 Hz以上的带宽。智能材料执行器(SMAs)可以提供高分辨率和高带宽的位移输出，但输出行程相对较小。因此，SMAs的运动放大机构近年来备受关注。国外所研究的微位移放大机构放大效果显著，放大机构的输出位移能达到亚毫米级，但也可以发现大多数的机构频宽小、高频特性较差，机构的频宽均在300Hz以内，因此在对高频响应有较高要求的应用场合存在一定的局限性。我国对于智能材料微位移放大机构的研究起步较国外稍晚，针对智能材料的微位移放大同样也提出了较多种放大机构，从我国针对智能材料的微位移放大研究现状可知，部分位移放大机构的输出位移可超过1mm，但同样也存在着频宽小、高频特性差的问题。

论文创新点：

（1）为了同时获得大行程和高带宽，本文利用u型套筒实现三根Terfenol-D杆的轴向和径向二维叠加，提出了一种基于智能材料自身叠堆结构的位移放大原理。

（2）采用上述位移放大原理，研制了一种同时具有高带宽和大行程的二维堆叠磁致伸缩执行器(TSMA)。

（3）用于航空发动机燃油计量阀作动

灵思创奇设备价值

实验内容：磁致伸缩执行器正弦位移跟踪测试

实验设备：links-Box-03

实验步骤：

（1）使用Matlab搭建PID控制器

（2）编译Matlab文件产生程序

（3）利用RT-link软件加载程序至下位机

（4）由下位机输出控制信号驱动执行器工作

（5）由下位机采集位移数据，并保存

（6）导出.CSV文件，处理数据

links-Box-03实现的主要功能：作为实时仿真机实现实验系统的硬件在环测试。