活塞异型销孔能有效减少疲劳磨损及机油粘结,提升活塞性能和使用寿命,但难以批量加工。因此,本文所在课题组针对活塞异型销孔加工的实际需求,基于超磁致伸缩材料的高频响和高驱动精度等特点,进行嵌入式GMA双路励磁装置改进设计及驱动性能研究,该改进机构用于实现活塞异型销孔的精密加工。双路励磁线圈和恒流源功放是该装置进行电-磁转换的核心部件,其质量决定镗杆末端径向位移值与精度,而现有双路线圈在设计时并未考虑互感、分布电容以及磁场均匀性的影响,以及现有恒流功放的输出驱动电流含有高次谐波、大纹波电流以及存在可靠性等问题,因此本文针对上述问题进行以下改进设计。对于双路励磁线圈改进设计方法的建立,首先进行基于现有设计方法下线圈建模与求解,分析知现有设计方法并没有考虑线圈互感、分布电容以及磁场均匀性等耦合因素的影响,因此研究分析线圈绕制工艺对互感和分布电容值的影响,选择在同等匝数下互感以及分布电容较小的线圈绕制工艺,并将互感、分布电容以及磁场均匀性的影响量化,作为约束,构建以磁感应强度最大值为目标的线圈模型,和现有方法下计算求解结果进行低频单线包、高频单线包以及高频双线包驱动下基于Maxwell3D软件的数值仿真对比,得改进设计下线圈在各种工况中最大磁感应强度值和均匀度分别提升了 2.6%, 7.1%, 6.6%和69.2%, 41.8%,45.7%。再进行两种设计方法下线圈的制作及电磁性能测试对比,得改进设计下线圈在各种工作中最大驱动位移提升了 10.0%,11.9%和9.3%及5.6%,并且改进设计下交流线圈和偏置线圈的电阻,电感及分布电容理论电参数值与实际测试值间的误差改善了 56.5%,95.1%, 4.5%和53.1%, 58.1%, 25.4%,从而验证所提出改进设计的有效性。对于恒流源功放改进设计的建立,首先分析现有设计下存在电源电压饱和、驱动电流含有高次谐波、纹波电流大以及MOSFET管温度较高等问题,因此进行功放电路改进设计的模块化分析、LCCR滤波模块、电源克服饱和模块、MOSFET管散热模块以及过温保护模块的设计,并进行基于Multisim软件的不同驱动频率和负载仿真对比、改进设计有效性测试以及功放驱动性能测试,得改进设计下偏置线圈和交流线圈最大纹波值分别优化了71.3%,55.9%,改进设计下功放管的稳态温度下降了 35.9%,最大输出电压值提升了 28.9%,从而验证所提出改进设计的有效性。在改进设计方案建立和测试验证后,为了提升镗杆末端径向位移的驱动控制精度,进而对基于开环前馈逆补偿模型控制策略的改进和未改进系统进行测试对比分析,首先构建实验测试平台,再基于改进后的左右型P-I模型以及线性系统,辨识获得各自的开环逆补偿模型,对改进设计前后线圈进行建模,模型精度分别为0.3%,0.6%,之后对系统跟随性能、位置控制精度、典型活塞异形销孔加工轨迹以及最大输出性能进行测试对比分析,对实验结果进行分析得改进双路励磁装置的表现都要优于未改进下的,进而验证所做改进设计的有效性。