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第1章 超磁致伸缩材料与物理学基础1

磁致伸缩现象1

磁致伸缩现象产生的物理机理2

磁致伸缩的机理2

磁致伸缩的唯象理论6

超磁致伸缩材料及其特性8

超磁致伸缩材料的发展8

超磁致伸缩材料分类9

超磁致伸缩材料的晶体和微结构12

稀土超磁致伸缩材料的性能14

第2章 超磁致伸缩材料的制备与应用特性20

超磁致伸缩材料制备20

制备方法20

样品制备27

超磁致伸缩材料的应用特性36

磁致伸缩特性36

机电耦合特性39

动态特性41

其他特性43

第3章 超磁致伸缩微位移执行器设计理论与方法49

执行器总体结构与工作原理49

微位移传递机构的设计52

圆形膜片式微位移传递机构52

弹性圆薄板弯曲问题的数学模型53

圆形膜片式微位移传递机构的解析解及设计原理56

磁场与位移自感知的原理与实现60

微位移感知功能的原理60

驱动磁场自感知功能的原理69

执行器内部的磁场（路）设计与研究72

磁路的总体分析及设计74

偏置磁场的设计76

电磁线圈的功率优化及设计方法80

驱动磁场的均匀化及分析88

驱动磁场的径向均匀度分析88

驱动磁场的轴向均匀度分析及均匀化90

线圈电流与驱动磁场的测量曲线及分析91

执行器内部温度分析及冷却系统93

超磁致伸缩微位移执行器的有限元分析95

执行器预紧机构的有限元分析95

预紧机构模态分析97

执行器的偏置磁场有限元分析99

电磁场有限元分析102

第4章 超磁致伸缩材料及微位移执行器的建模理论107

磁滞的物理建模理论107

铁磁磁滞108

Weiss分子场理论108

Jiles-Atherton模型109

磁滞的数学建模理论112

Preisach算子112

Preisach权函数的确定114

Preisach算子的离散表达式116

矢量Preisach模型116

耦合外部应力的均质能量场模型118

均质能量场模型119

耦合外部应力的磁机模型119

应力耦合磁化模型的离散化及求逆算法122

超磁致伸缩微位移执行器模型130

超磁致伸缩微位移执行器矢量阻抗分析模型130

超磁致伸缩微位移执行器的负载矢量阻抗模型133

超磁致伸缩微位移执行器结构动力学模型137

第5章 超磁致伸缩微位移执行器控制技术143

超磁致伸缩执行器控制系统的组成143

高稳定度、智能化超磁致伸缩微位移执行器驱动电源144

驱动电源的特点及组成144

基于功率MOSFET的高稳定度双向可控恒流源145

单片机控制单元设计153

控制器及其外围电路设计154

模拟量输入通道和输出通道设计155

控制系统软件的设计与调试158

超磁致伸缩微位移执行器控制方法概述160

基于系统辨识模型的离线优化PID控制161

超磁致伸缩微位移执行器的系统辨识162

串联PID补偿器参数整定170

PID控制器参数的闭环优化173

两组PID控制参数比较173

执行器的前馈控制177

执行器的前馈控制178

执行器前馈控制的仿真180

执行器的自适应控制182

执行器的简单自适应控制182

抑制传感器噪声的自适应控制184

改进的执行器控制方法184

超磁致伸缩微位移执行器的滑模变结构控制186

超磁致伸缩微位移执行器的控制模型186

超磁致伸缩微位移执行器的自适应离散滑模变结构控制188

控制仿真实例192

第6章 超磁致伸缩薄膜的物理与材料学基础197

超磁致伸缩薄膜概述197

薄膜的磁致伸缩现象机理199

薄膜的磁畴199

薄膜的自发磁化201

薄膜的磁致磁化202

超磁致伸缩薄膜材料的特性205

磁致伸缩特性205

磁致伸缩薄膜的磁各向异性206

超磁致伸缩薄膜的动态特性208

超磁致伸缩薄膜的△E效应208

超磁致伸缩薄膜磁致伸缩性能的影响因素209

材料成分对薄膜磁致伸缩性能的影响209

薄膜内应力对薄膜磁致伸缩性能的影响210

热处理对薄膜磁致伸缩性能的影响210

磁致伸缩复合镀层211

超磁致伸缩薄膜制备211

超磁致伸缩薄膜的制备方法211

超磁致伸缩薄膜靶材及基片的选择214

超磁致伸缩薄膜的制备工艺参数214

双层超磁致伸缩薄膜的样品制备及性能检测217

第7章 超磁致伸缩薄膜材料建模理论221

超磁致伸缩薄膜低磁场准静态磁机耦合特性及模型221

超磁致伸缩薄膜低磁场磁机耦合特性221

超磁致伸缩薄膜低磁场下准静态磁机耦合模型223

超磁致伸缩薄膜低磁场下准静态磁机耦合模型的实验分析228

双层超磁致伸缩薄膜几何非线性变形分析及模型232

双层超磁致伸缩薄膜几何非线性变形分析232

双层超磁致伸缩薄膜几何非线性变形模型233

双层超磁致伸缩薄膜几何非线性变形模型的实验分析236

超磁致伸缩薄膜非线性振动模型240

动态磁致伸缩等效载荷240

超磁致伸缩薄膜非线性振动方程246

超磁致伸缩薄膜主共振响应252

超磁致伸缩薄膜超谐波共振响应258

超磁致伸缩薄膜振动特性分析及实验研究265

超磁致伸缩薄膜振动图像266

超磁致伸缩薄膜共振频率的变化分析271

超磁致伸缩薄膜振动幅值的变化分析275

第8章 超磁致伸缩材料的应用研究281

超磁致伸缩器件的应用研究概述281

超磁致伸缩材料在执行器中的应用282

在声呐系统中的应用282

在直线电机中的应用284

在旋转电机中的应用285

在伺服阀中的应用287

在超精加工中的应用288

超磁致伸缩/压电混合器件中的应用289

在流体控制中的应用290

在振动控制中的应用291

超磁致伸缩材料在传感器中的应用291

力矩传感器292

位置传感器293

力传感器293

超磁致伸缩薄膜器件的应用概述294

超磁致伸缩薄膜在执行器中的应用295

微型泵295

微型阀296

超声马达297

微行走机械297

光纤开关298

伺服机构298

超磁致伸缩薄膜在传感器中的应用300

微型力传感器300

光纤磁传感器300

超磁致伸缩薄膜在微型泳动机器人中的应用301

超磁致伸缩薄膜微型机器人的泳动推进模式302

泳动微型机器人的结构与仿生机理304

超磁致伸缩薄膜微型泳动机器人试验系统307

超磁致伸缩薄膜微型机器人的泳动特性试验与分析308

参考文献312