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超磁致伸缩作动器优化设计与磁滞非线性研究

超磁致伸缩作动器优化设计与磁滞非线性研究

作者：张开乐兰州交通大学

学位级别：硕士

以超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,GMM)棒为驱动元件的超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)具有驱动精度高、减振频带宽、低频特性好等优异性能,能够利用GMM棒的磁致伸缩效应将电磁能转换为机械能... 详细信息

以超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials,GMM)棒为驱动元件的超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)具有驱动精度高、减振频带宽、低频特性好等优异性能,能够利用GMM棒的磁致伸缩效应将电磁能转换为机械能,是实现振动主动控制的核心执行器。然而,由于GMM所固有的磁滞非线性,GMA输入电流与输出位移、输出力之间具有复杂的非线性关系,不利于预测GMA的输出性能并提高GMA的控制精度。因此,本文以超磁致伸缩作动器为研究对象,在GMA结构设计、内部物理场有限元分析、结构参数优化、磁滞非线性建模、动力学仿真等方面进行了研究,主要研究工作如下:首先,根据磁致伸缩效应的产生机理和超磁致伸缩材料的工作特性,确定GMA的设计要求和整体结构,而后依据设计要求和目标参数,依次完成GMM棒的选型以及驱动线圈、磁路结构、冷却装置、预紧机构的设计。其中,通过线圈对比分析,说明了漆包铜扁绕组线线圈相较于同尺寸的圆绕组线线圈能够产生更强的GMA驱动磁场;通过构建GMA磁路模型,说明了GMM棒的轴向磁场强度和磁场均匀度与驱动线圈和导磁构件的结构参数有关;通过分析GMA的内部传热过程,说明了GMM棒的稳态温度与冷却水的流速和冷却腔的结构参数有关。其次,基于GMA的结构参数,利用COMSOL Multiphysics软件分别对GMA磁场和温度场进行有限元分析,而后分别依据驱动线圈和导磁构件的结构参数与GMM棒轴向磁场强度和磁场均匀度之间的映射关系,以及冷却水的流速和冷却腔的结构参数与GMM棒稳态温度之间的映射关系,对GMA的磁路结构和冷却装置进行优化。通过对GMA磁路结构进行优化,GMM棒轴向磁场强度的平均值由87.53 k A/m增大到95.02k A/m,磁场均匀度由77.95%提升到90.45%;通过对GMA冷却装置进行优化,GMM棒稳态温度的最大值、最小值均处于40℃～50℃的最佳工作温度范围内,其平均值由54.38℃减小到47.39℃。最后,以Jiles-Atherton模型为基础,综合考虑GMM棒稳态温度和预压应力对其磁化状态的影响,建立GMM棒外加磁场强度与自身磁化强度之间的磁滞非线性模型;同时,结合GMA磁场模型、二次畴转模型、非线性压磁方程和GMA等效动力学模型,建立输入电流与输出位移、输出力之间的GMA动态数学模型。而后依据GMA动态数学模型,利用MATLAB/Simulink软件构建GMA动力学仿真模型,通过对比分析优化前后的GMA输出性能,说明了优化后的GMA输出位移可达322μm,较优化前提升19μm,能够满足目标参数中最大输出位移的要求;优化后的GMA输出力可达3175 N,较优化前提升208 N,能够满足目标参数中最大输出力的要求。此外,以单位阶跃信号为输入,定量分析不同负载质量、负载刚度、负载阻尼对GMA动态响应的影响,说明了通过减小负载质量、增大负载阻尼的方式能够提升GMA的动态响应,而通过减小负载刚度的方式能够确保GMA产生较大的输出力和输出位移。

关键词：超磁致伸缩作动器结构设计有限元分析 Jiles-Atherton模型动力学仿真

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淡水鱼小规模圈养气力式投饵装置设计与试验

淡水鱼小规模圈养气力式投饵装置设计与试验

作者：张开乐华中农业大学

学位级别：硕士

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基于ROS的移动机器人开发平台设计与实现

制造业自动化 2023年第9期45卷 104-109页

作者：张开乐陈兴文许爽大连民族大学信息与通信工程学院大连116600

针对传统机器人开发平台复用性和可移植性差的问题,设计了以操作系统(ROS)为核心的移动机器人开发平台。依据系统功能属性和关联性,采用规划决策、信息通信和控制执行三层次结构设计。规划决策层基于ROS平台实现地图构建和目标定位;信... 详细信息

针对传统机器人开发平台复用性和可移植性差的问题,设计了以操作系统(ROS)为核心的移动机器人开发平台。依据系统功能属性和关联性,采用规划决策、信息通信和控制执行三层次结构设计。规划决策层基于ROS平台实现地图构建和目标定位;信息通信层负责通过串口与规划决策层进行信息交互,并基于CANopen通信将规划决策层输出的控制指令传输给伺服驱动器;控制执行层通过闭环控制完成对机器人本体运动状态实时监控。利用搭建的机器人软硬件平台完成了基于真实环境下的地图构建与运动控制测试,实验表明,机器人开发平台具有扩展灵活、控制可靠、开发成本低等特点,可作为服务类机器人二次开发的基础平台。

关键词：移动机器人机器人操作系统地图构建分层控制

在习近平法治思想指引下奋力推进新时代人民法院工作高质量发展

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公民与法（综合版） 2023年第1期 9-12页

作者：张开乐鹤壁市中级人民法院

法治兴则民族兴,法治强则国家强。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央,把全面依法治国纳入“四个全面”战略布局有力推进,特别是在党的二十大报告中更是将法治建设单独作为一个部分进行专章论述、专门部署,这充分体现了以习近... 详细信息

法治兴则民族兴,法治强则国家强。党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央,把全面依法治国纳入“四个全面”战略布局有力推进,特别是在党的二十大报告中更是将法治建设单独作为一个部分进行专章论述、专门部署,这充分体现了以习近平同志为核心的党中央对法治建设的高度重视。作为党领导下的国家审判机关,鹤壁市中级人民法院将持续深入学习贯彻习近平法治思想。

关键词：国家审判机关习近平法治思想 “四个全面”战略党的十八大以来全面依法治国法治建设习近平同志中级人民法院

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市场经济的呼唤：民主刑法观和效益刑法观

信阳师范学院学报（哲学社会科学版） 1994年第4期14卷 7-9页

作者：张开乐郑州大学法律系

市场经济的呼唤：民主刑法观和效益刑法观张开乐市场经济体制是经济主体自由追求经济利益最大化的经济体制，这是市场经济的核心精神。这一核心精神理所当然地保证了微观经济的高效率，同时也有利于国民经济高效和均衡地运行。市场经济... 详细信息

市场经济的呼唤：民主刑法观和效益刑法观张开乐市场经济体制是经济主体自由追求经济利益最大化的经济体制，这是市场经济的核心精神。这一核心精神理所当然地保证了微观经济的高效率，同时也有利于国民经济高效和均衡地运行。市场经济主体对自主活动、最大经济利益追求的...

关键词：刑法观核心精神行为规定重刑主义违法犯罪行为犯罪分子追究刑事责任刑法条文自主活动刑事执法

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基于机器学习的代码搜索方法综述

无线通信技术 2020年第1期29卷 48-53页

作者：张开乐宁波大学信息科学与工程学院宁波315211

随着互联网行业的快速发展以及开源社区、开源软件的兴起,越来越多的高质量代码可供软件开发人员选择。如何快速并准确地搜索到想要的代码,是软件工程领域中一个重要的研究方向,对软件开发以及代码重用有着重要意义。由深度神经网络模... 详细信息

随着互联网行业的快速发展以及开源社区、开源软件的兴起,越来越多的高质量代码可供软件开发人员选择。如何快速并准确地搜索到想要的代码,是软件工程领域中一个重要的研究方向,对软件开发以及代码重用有着重要意义。由深度神经网络模型的文本表示驱动,自然语言处理(NLP)领域在不同水平的语义理解上取得了巨大的进步。在某种意义上,由于源代码是文本数据,机器学习方法为代码搜索提供了新的思路。首先对利用机器学习方法进行代码搜索研究的分析并讨论;其次,针对多种方式结合的代码搜索方法进行展开讨论;最后指出在利用代码的统计特性上未来的几个研究方向。

关键词：机器学习代码搜索统计特性语义表示模型

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基于模型检测的微服务组合平台QoS验证

计算机应用 2020年第11期40卷 3267-3272页

作者：毛昕怡钮俊丁雪儿张开乐宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211

针对当前缺少对微服务组合平台的服务质量(QoS)指标进行分析验证的问题,提出一种基于模型检测的形式化验证方法,对影响微服务平台性能的因素进行分析评估。首先,将微服务组合的服务资源配置过程划分为服务请求、资源配置和服务执行3个阶... 详细信息

针对当前缺少对微服务组合平台的服务质量(QoS)指标进行分析验证的问题,提出一种基于模型检测的形式化验证方法,对影响微服务平台性能的因素进行分析评估。首先,将微服务组合的服务资源配置过程划分为服务请求、资源配置和服务执行3个阶段,并分别由服务请求队列、服务请求配置器和提供服务资源的虚拟机等模块实现;其次,将各个模块的实现过程建模为带标记Markov回报模型(LMRM),借助类似于进程代数的同步概念获得微服务组合过程的全局模型;接着,用连续随机回报逻辑公式刻画期望的QoS指标;最后,将形式模型与逻辑公式作为模型检测工具PRISM的输入以获得验证结果。实验结果表明,LMRM可较好地用于微服务组合平台的建模和QoS验证分析。

关键词：微服务组合连续时间Markov链连续随机回报逻辑模型检测 PRISM