형상기억합금(SMA) 구동기에서 발생하는 큰 히스테리시스 및 심각한 비선형성으로 인한 제어 어려움에 대응하기 위해, SMA의 자기 감지 특성을 기반으로 한 역 히스테리시스 전진 보상 및 SMC-PID 폐회로 변위 제어 방법을 제안한다. 먼저, SMA 작동 원리를 기반으로 구동기의 정방향 모델을 구축하고, 정방향 모델을 이용하여 각 모듈의 역 모델을 도출한다. 둘째, SMA 저항 특성 분석을 통해 실험적 방법으로 SMA 구동기의 저항-변위 자기 감지 모델을 획득하여 외부 센서 없이 변위 피드백을 실현한다. 셋째, 역 모델 전진 보상과 적응형 SMC-PID 피드백을 결합한 복합 제어 방식을 설계하였으며, 전진 제어는 역 모델을 통해 SMA의 비선형성과 히스테리시스를 보상하고, 피드백 제어는 온라인 매개변수 조정을 통한 적응형 SMC-PID 제어기를 사용하여 슬라이딩 모드 등가 제어 신호를 근사하며, 슬라이딩 모드 시스템의 안정성을 증명하였다. 시뮬레이션 및 실험 결과는 제안된 제어 방법이 기존 방법에 비해 사인파 명령, 가열 수축 및 자연 냉각 과정 중 연속 계단 명령 추종에서 더 우수한 제어 성능을 보임을 나타낸다. 실험을 통해 제안된 방법의 계단 명령 신호 추종 조정 시간이 17초 이내이며, 변위 추적 오차가 0.2 mm 이내임을 증명하여 SMA 구동기의 정밀 변위 폐회로 제어를 실현하였고, 시스템 히스테리시스와 매개변수 불확실성에 강한 강인성을 보유함을 확인하였다.

형상기억합금;히스테리시스 비선형;자기 감지;역 보상;적응형 슬라이딩모드 PID 제어;변위 제어