Preisach正模型和逆模型程序设计

论文总字数：38879字

摘 要

本文首先对材料的磁滞现象进行了介绍，之后分析了各类对磁滞现象的模型，最后对Preisach模型进行了详尽的分析，并通过软件进行模型设计。

磁滞效应是铁磁材料的共同属性。该现象是指铁磁体的磁化拥有着不能逆转的性质。当铁磁材料在外磁场的作用下达到饱和状态后。随后磁场强度逐渐减小时，磁感应强度并没有按原来的路径减弱。而是沿着比初始曲线更高的另一条曲线而下降，并且该曲线的变化落后于之前磁滞回线的变化。Preisach模型是一种重要的唯象模型，基于大量实际数据离散辨识得到。Preisach模型拥有两个极其关键的特性：同余特性和抹除特性。这两个特性对于建立真实的磁滞回线模型具有非常重要的作用，两者缺一不可。Preisach模型可以看成单位磁偶极子的叠加，本次毕业设计分析了经典Preisach模型，非线性Preisach模型以及Preisach逆模型这三种模型。最后基于Matlab平台，实现Preisach图和Preisach曲线绘制，最终实现了Preisach模型的软件设计，很好的表示了铁磁材料的磁滞特性。

关键词：磁滞，Preisach，非线性,模型

Abstract

In this paper, the hysteresis of the material has been introduced, and then the model of the hysteresis has been analyzed. Finally, the Preisach model is analyzed in detail, and the model is designed by software.

The hysteresis effect is a common property of ferromagnetic materials. This phenomenon refers to the magnetization of the ferromagnet has a non-reversible nature. When the ferromagnetic material in the external magnetic field under the effect of saturation. When the magnetic field strength is gradually reduced, the magnetic induction intensity is not weakened by the original path. But descends along another curve that is higher than the initial curve, and the variation of the curve lags behind the previous hysteresis loop. The Preisach model is an important phenomenological model, based on a large number of actual data discrete identification. The Preisach model has two extremely critical features: congruence and erasure. These two characteristics for the establishment of a real hysteresis loop model has a very important role, both are indispensable. The Preisach model can be regarded as the superposition of the unit magnetic dipole. The graduation design analyzes the three models of the classical Preisach model, the nonlinear Preisach model and the Preisach inverse model. Finally, based on the Matlab platform to achieve Preisach and Preisach curve drawing, the final realization of the Preisach model of software design, a good representation of the ferromagnetic material hysteresis characteristics.

KEY WORDS: hysteresis, Preisach, nonlinear ,model

目 录

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2 磁滞现象概述 1

1.3磁滞模型的研究现状 2

1.4 主要内容和工作 4

第二章 Preisach模型的原理与实现 5

2.1 Preisach模型概述 5

2.2经典Preisach模型 7

2.3 非线性Preisach模型 10

2.4 Preisach逆模型设计 13

2.5 本章小结 14

第三章 Preisach程序设计 15

3.1程序分析 15

3.2本章小结 19

第四章 全文总结与展望 20

参考文献 21

附录 23

致谢 33

第一章 绪论

1.1引言

器件的模型在揭示执行器件的运行机理、仿真、预测系统的性能以及实际控制系统中必不可少，铁磁材料的磁滞特性给精确建模和控制带来了困难。该现象是指铁磁体的磁化拥有着不能逆转的性质。当铁磁材料在外磁场的作用下达到饱和状态后。随后磁场强度逐渐减小时，磁感应强度并没有按原来的上升路径减弱。而是沿着比初始曲线更高的另一条曲线而下降，并且该曲线的变化落后于之前磁滞回线的变化。磁滞现象最早在铁磁材料中被科学家发现研究，因此该现象最被研究人员所广泛熟知的。磁性物质最常见的分为顺磁性磁性( paramagnetism)，抗磁性( diamagnetism )和铁磁性( ferromagnetism)三类。该现象内部机理较为复杂，其中铁磁性的磁滞现象原理常用磁畴来解释。不仅仅是前文所述的铁磁材料拥有滞后现象，许多其他的物质也有类似的特性，大量的学者对此进行了深入的学习研究。比如介电电滞、机械滞后、吸收滞后、光学滞后、电子束滞后等现象。因此，实现一个普遍的能够描述以上现象的磁滞模型，对揭示材料特性的物理成因以及材料特性变化的预测有着非常重要的科学与工业意义，这将会拥有广阔的应用舞台。根据模型建立的不同原理与目的，磁滞模型大致可以分为2种。一种是迟滞物理模型，另一种则是迟滞唯象模型。常见的迟滞物理模型主要有：Jiles- Atherton 模型、Duhem 模型、Bouc-Wen 模型、Stoner-Wohlfarth 模型、Hodgdon磁模型等。而常见的迟滞唯象模型主要有：Preisach模型和Prandtl-Ishlinskii（PI）模型、神经网络模型等。其中迟滞物理模型的建立需要比较详尽的特征参数，这在实际中不易得到；此外模型的系数多，而且系数之间的关系也复杂，计算复杂耗时，所以这种建模方法不容易实现，而且实时性、通用性不好，无法用解析的方法求取逆模型。唯象模型的建立是基于大量实验数据离散辨识得到，应用研究非常广泛，这其中的Preisach模型是应用研究最广泛的迟滞唯象模型。

1.2 磁滞现象概述

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