一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法技术

本发明专利技术公开了一种精确控制形状记忆合金(SMA)复合软体驱动器的方法，包括：传感器系统，电加热系统以及基于模型的误差反馈控制器。所述传感器系统通过重构SMA复合驱动器的弯曲形状，测量驱动器的实际弯曲角度。所述误差反馈控制器以驱动器的实际弯曲角度和预期弯曲角度误差作为输入，输出控制信号至电加热系统以调控SMA复合驱动器中SMA丝的加热，实现驱动器的精确运动控制。所述误差反馈补偿器包括反馈比例项、前馈补偿项、温度增量项、负载增量项和负载补偿项五个部分，能够根据驱动器实际弯曲角度迅速调整输入至驱动器中的电压信号。本发明专利技术的优点能够实现SMA复合软体驱动器动作的精准控制，以及驱动器在外载荷冲击下的快速稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法
本专利技术涉及软体机器人驱动器控制领域，具体涉及一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法。
技术介绍
形状记忆合金(SMA)由于其较高的能量密度，极快的反应速度等优良的驱动特性，近年来在软体驱动器领域得到了广泛的应用。但是，由于使用的SMA丝的尺寸普遍过于细小，不易通过传感器得到实时温度，因此无法根据其本构模型得出相应的相变程度。因此，基于SMA的驱动器难以实现动作上的精准控制。在众多相关的SMA应用中，往往仅凭借简单的二值化控制(通电和断电)来实现对SMA的动作控制，使得SMA的优良驱动性能得不到充分利用，这给基于SMA的软体驱动器的实际应用带来了极大的阻碍。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种精确控制形状记忆合金(SMA)复合驱动器的控制方法，使得该驱动器能够实现精准的位置控制，并且在外载荷作用下能快速重返平衡状态的控制方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，包括传感器系统，电加热系统以及基于模型的误差反馈控制器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征在于：包括传感器系统，电加热系统以及基于模型的误差反馈控制器，所述传感器系统通过重构SMA复合驱动器的弯曲形状，测量驱动器的实际弯曲角度，所述误差反馈控制器是基于驱动器显式动力学模型与SMA线性相变模型建立起来的，以驱动器的实际弯曲角度和预期弯曲角度误差作为输入，输出控制信号至电加热系统以调控SMA复合驱动器中SMA丝的加热收缩，实现驱动器的精确运动控制，且能够使得驱动器在外载荷冲击下实现快速稳定。/n

【技术特征摘要】
20200403 CN 20201025735691.一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征在于：包括传感器系统，电加热系统以及基于模型的误差反馈控制器，所述传感器系统通过重构SMA复合驱动器的弯曲形状，测量驱动器的实际弯曲角度，所述误差反馈控制器是基于驱动器显式动力学模型与SMA线性相变模型建立起来的，以驱动器的实际弯曲角度和预期弯曲角度误差作为输入，输出控制信号至电加热系统以调控SMA复合驱动器中SMA丝的加热收缩，实现驱动器的精确运动控制，且能够使得驱动器在外载荷冲击下实现快速稳定。


2.根据权利要求1所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征在于：所述SMA复合软体驱动器的显式动力学模型为如下形式：



式(3.1)中，r为电压占空比，θ为弯曲角度，Fload为负载向量，为负载与驱动器固定端(即近端)之间的位置向量，T(t)为驱动器中硅胶软体材料的温度，t为时间。


3.根据权利要求1所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述基于模型的误差反馈控制器包括反馈比例项、前馈补偿项、温度增量项、负载增量项和负载补偿项五个部分，为如下形式：



式(4)中，q为误差反馈控制项的输入向量，kp为反馈比例项的系数，uD(q,t)为前馈补偿项，uT(q,t)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张世武，金虎，孔敬文，欧阳一鸣，杨浩，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34