强偏置超磁致伸缩致动器准静态位移建模与试验

摘要

为满足电控喷油器球阀开闭的要求,设计了强偏置超磁致伸缩致动器.阐述了强偏置超磁致伸缩致动器的工作原理,基于其偏置特征分析了致动器适用的正弦波信号.根据磁阻理论、J-A模型、二次畴转模型和线性系统理论建立了强偏置致动器的准静态位移模型,计算了此模型致动器方波输入时位移幅值和电流幅值的关系,正弦波输入时位移-电流滞环曲线,幅值为3A的方波电流输入时的致动器位移输出.设计了强偏置致动器的试验系统,通过同幅值反向的方波信号辨别输入方向,并进行了致动器的方波和正弦波测试.结果表明:模型计算得到的方波位移幅值特性以及谐波位移-电流滞环与试验结果吻合,由此验证了模型的准确性;强偏置致动器在3A方波电流输入时位移超过30 μm,响应时间约为10μs,超调量为零,具有较好的驱动性能.