基于Prandtl−Ishlinskii模型的麦克斯韦磁阻驱动器率相关磁滞特性建模与分析

摘要

为克服麦克斯韦磁阻驱动器材料内部磁场强度与磁感应强度之间强烈的磁滞非线性以及大气隙下漏磁增加等因素引发的驱动器控制电压与输出位移之间的磁滞特性,提出一种率相关改进型Prandtl−Ishlinskii(P−I)模型对磁阻驱动器的磁滞特性进行建模.分析磁阻驱动器结构及其磁路和磁力模型,同时搭建基于柔性机构的磁阻驱动微定位平台试验系统,验证磁滞模型.为克服驱动器磁滞非线性,优化改进传统P−I模型,使其具有描述非对称率相关磁滞特性的能力,并利用粒子群算法完成参数辨识.通过对比试验验证所建模型对于磁阻驱动器磁滞非线性的描述能力.结果表明,不同频率输入信号下率相关P−I模型输出与实际输出之间的均方根误差均小于0.0049 mm,仅为整体行程的0.245%,证明了该模型的有效性和高精度.