Estudo sobre controle preciso de deslocamento do atuador de liga com memória de forma

LI Peng ,  

LI Xiaolin ,  

ZHANG Jiaolong ,  

ZHANG Di ,  

GUO Jianguo ,  

摘要

Devido às dificuldades de controle causadas pela grande histerese e não linearidades severas em atuadores de ligas com memória de forma (SMA), é proposto um método de controle de deslocamento em malha fechada baseado na compensação inversa da histerese utilizando características de auto-sensoriamento do SMA e controle SMC-PID adaptativo. Primeiro, um modelo direto do atuador foi estabelecido com base no princípio de funcionamento do SMA, e os modelos inversos de cada módulo foram obtidos a partir do modelo direto; segundo, através da análise da característica de resistência elétrica do SMA, foi obtido experimentalmente um modelo de auto-sensoriamento resistência-deslocamento do atuador SMA, realizando realimentação de deslocamento sem sensores externos; terceiro, foi desenhado um método de controle composto que combina compensação antecipada por modelo inverso com controle adaptativo SMC-PID de feedback, onde o controle antecipado compensa a não linearidade e histerese do SMA pelo modelo inverso, e o controle de realimentação utiliza um controlador adaptativo SMC-PID com ajuste online para aproximar o sinal de controle equivalente em modo deslizante, demonstrando a estabilidade do sistema em modo deslizante. Os resultados de simulação e experimentais mostram que o método proposto apresenta melhor desempenho de controle para o seguimento de comandos contínuos em degrau, contração por aquecimento e processo de resfriamento natural em comparação com métodos tradicionais. Os experimentos mostraram que o tempo de ajuste para o acompanhamento do sinal de comando em degrau não excede 17 s, e o erro de acompanhamento de deslocamento não excede 0,2 mm, alcançando controle de deslocamento em malha fechada preciso do atuador SMA, com forte robustez contra histerese do sistema e incertezas de parâmetros.

关键词

liga com memória de forma;histerese não linear;auto-sensoriamento;compensação inversa;controle adaptativo SMC-PID;controle de deslocamento

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