[发明专利]微动力的精确调节控制系统及其控制方法

权利要求书

1.微动力的精确调节控制系统，包括微动力装置和微动力控制系统；其特征是：所述微动力装置包括超磁致伸缩薄片、永久磁铁、静轭Ⅰ和静轭Ⅱ构成的磁路Ⅰ，以及通过永久磁铁、静轭Ⅰ、静轭Ⅱ和移动轭构成的磁路Ⅱ；

所述超磁致伸缩薄片和永久磁铁相互平行，所述超磁致伸缩薄片和永久磁铁的两端分别通过静轭Ⅰ和静轭Ⅱ夹紧；所述静轭Ⅰ和静轭Ⅱ的一端设置移动轭，所述静轭Ⅰ和静轭Ⅱ以及移动轭之间设置有气隙；

所述磁路Ⅰ和磁路Ⅱ上分别设置有磁力调节装置；所述磁路Ⅰ的磁力调节装置为分别设置在超磁致伸缩薄片正、反两面的压电陶瓷薄片；所述磁路Ⅱ的磁力调节装置为通过步进电机驱动的滚珠丝杠升降台；

所述微动力控制系统包括传感器组和依次通过信号连接的信号放大器、信号综合分析控制器、计算机、信号发生器、功率放大器、数模转换器以及驱动电源；

传感器组包括设置在气隙上的微位移传感器，分别设置在移动轭上的微力传感器和磁路Ⅱ拾磁线圈，分别设置在超磁致伸缩薄片上的温度传感器、应变计以及磁路Ⅰ拾磁线圈；

所述信号放大器分别与微力传感器、微位移传感器、温度传感器、应变计、磁路Ⅰ拾磁线圈以及磁路Ⅱ拾磁线圈信号连接；

所述驱动电源与压电陶瓷薄片电连接，所述信号综合分析控制器通过步进电机驱动器与步进电机相连接。

2.根据权利要求1所述的微动力的精确调节控制系统，其特征是：所述计算机和信号发生器之间设置有光电耦合器。

3.微动力的精确调节控制方法，其特征是：包括均采用闭环反馈调节的气隙调节法和电压调节法；

所述气隙调节法通过对实时微力的采样检测构成反馈回路；

所述电压调节法通过检测磁路中拾磁环产生的感应电流构成反馈回路。

4.根据权利要求3所述的微动力的精确调节控制方法，其特征是：所述气隙调节法步骤如下：

1）给定预设微力值F₁，将所需的微力值F₁输入到计算机内作为参照值储存；

2）移动轭复位，气隙长度调整到最大；

3）对压电陶瓷薄片施加一恒定驱动电压；

4）闭环反馈调节微动力装置的气隙长度。

5.根据权利要求4所述的微动力的精确调节控制方法，其特征是：所述步骤2）的具体步骤如下：

计算机发出复位指令给信号综合分析控制器，信号综合分析控制器根据计算机发出的指令产生相应的脉冲信号给步进电机驱动器，控制步进电机转动，带动滚珠丝杠升降台运动，滚珠丝杠升降台带动移动轭向增大气隙长度方向移动，当移动轭移动到原点位置时，停止对步进电机发送驱动信号，移动轭实现复位；

所述步骤3）的具体步骤如下：

由计算机发出指令，该指令经光电耦合器、信号发生器、功率放大器、数模转换器送入驱动电源，由驱动电源产生的驱动电压控制压电陶瓷薄片产生应变，并带动超磁致伸缩薄片产生相应的应变，进而通过磁路Ⅰ中磁通量发生的改变带动磁路Ⅱ中磁通量发生相应的改变，使得移动轭所受微力值变为辅助微力值F₃；

所述步骤4）的具体步骤如下：

计算机发出运行指令给信号综合分析控制器，信号综合分析控制器根据计算机发出的指令，产生脉冲信号给步进电机驱动器，步进电机驱动器控制步进电机转动相应的步距角，步进电机带动滚珠丝杠升降台上升一个单位长度的位移L，滚珠丝杠升降台的运动带动移动轭向减小气隙长度方向移动L长度；信号综合分析控制器发送完脉冲信号之后，微力传感器检测移动轭所受的实时微力值F₂，检测到的模拟信号经信号放大器放大后，由模数转换器转换成数字信号并传送给信号综合分析控制器，信号综合分析控制器比较实时微力值F₂与预设微力值F₁的大小：若实时微力值F₂与预设微力值F₁之间的差值小于或等于允许误差值，则信号综合分析控制器发送信号给计算机，提示任务完成；否则，继续执行步骤4）。

6.根据权利要求5所述的微动力的精确调节控制方法，其特征是：所述步骤3）中，辅助微力值F₃小于预设微力值F₁。