一、稀土超磁致伸缩微位移驱动器的结构设计
稀土超磁致伸缩材料在磁场作用下发生长度或体积的变化，这种现象称为磁致伸缩。利用该特性设计的超磁致伸缩驱动器要求结构紧凑、重量轻、体积小、成本低，为此需要解决的关键问题有：
1、合理地利用微位移执行器的主激励线圈，既要使它产生所需的激励场又不致使它能耗太多、体积太大；
2、对材料施加预应力以提高其磁致伸缩率；
3、预置直流偏置场以克服材料工作曲线上的非线性段；
4、在驱动材料和线圈间设计水冷却结构，以解决发热的影响。
为了实现微位移驱动的控制，设计的驱动器结构如图1。偏置线圈上预先施加适当的稳定电流，利用计算机采集驱动器顶杆上位移信号，经过信号处理，并按照一定的控制算法输出控制信号，再通过功率放大器给激励线圈提供控制电流，从而实现闭环的微位移控制
 
图1 稀土超磁致伸缩微位移驱动器
1.端盖 2.螺母 3.预紧弹簧 4.顶杆 5.铝制线圈骨架 6.箱体
7.稀土超磁致伸缩棒 8.底座 9.永久磁铁 10.线圈 11.冷却液注入口
二、 稀土超磁致伸缩微位移驱动控制系统设计
PID控制算法是一种非常成熟、行之有效、应用极广的控制方式。所以，稀土超磁致伸缩微位移驱动控制系统采用PID的控制方法。稀土超磁致伸缩微位移驱动器的位移力输出采用计算机的闭环控制方法，可以实现精确的输出控制，控制原理图如图2。控制系统主要由稀土超磁致伸缩驱动器、工控机、PCL812PG采集卡、稳流电源、传感器和控制软件组成。
图2 计算机微位移控制原理图
三、在超精密振动控制系统中的应用研究
超精密隔振平台采用具有一定刚度 K 和阻尼 C 的空气弹簧作为弹性和阻尼元件，由于空气弹簧具有较低的刚度，可以对中高频振动部分进行有效隔离(如图3)。在这里空气弹簧起到了支撑工作平台的重量和隔离地基中高频振动的作用，稀土超磁致伸缩驱动器作为驱动元件。
图3 超精密隔振平台的结构图
1.工作设备 2.稀土超磁致伸缩驱动器 3.工作平台 4.空气弹簧 5.底座
系统在主动振动控制过程中，传感器检测平台振动信号，经过反馈系统的信号传输、放大、滤波、A/D转换、分析处理、D/A转换、功率放大以控制驱动器，从而有效抑制平台振动，达到超精密隔振的目的，系统的主动振动控制过程如图4。
图4 超精密隔振平台的主动振动控制系统原理图
以下是超精密隔振平台振动控制实验装置实物照片：
(a) 实验装置系统
 
(b) 驱动器安装 (c) 超低频测振传感器 |