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一、基本信息：

清華大學(xué)·清華大學(xué)機(jī)械系，研究方向：精密機(jī)電控制

發(fā)表于Sensors and Actuators A: Physical。

影響因子：4.6

二、論文內(nèi)容簡(jiǎn)介

本文提出了一種新穎的方法，利用最簡(jiǎn)單的線性模型進(jìn)行位置估計(jì)。不可避免的建模誤差直接在最終控制結(jié)果中得到補(bǔ)償，而不是對(duì)估計(jì)誤差進(jìn)行補(bǔ)償。這極大地降低了SMA自感知控制的實(shí)現(xiàn)難度，并有效提高了控制精度。此外，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高度集成的SMA致動(dòng)器原型，其中集成了額外的位置傳感器和自復(fù)位加載裝置，大大減小了SMA致動(dòng)器的體積。在該原型上進(jìn)行了一系列自感知跟蹤實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了補(bǔ)償?shù)淖愿兄刂瓶梢詫?shí)現(xiàn)與帶有外部傳感器的控制方法相媲美的性能。

三、研究背景

形狀記憶合金（SMA）致動(dòng)器由于其簡(jiǎn)單性、高強(qiáng)度和靈活性的優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用于各種致動(dòng)器中。SMA在相變過(guò)程中電阻變化與位移之間的映射關(guān)系使其能夠進(jìn)行自感知控制，無(wú)需外部位移傳感器。然而，現(xiàn)有自感知模型的有限精度和高復(fù)雜性是制約自感知控制廣泛應(yīng)用的兩個(gè)關(guān)鍵因素。由于SMA線的相變過(guò)程具有很高的非線性，使用簡(jiǎn)單的自感知模型實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置估計(jì)是極具挑戰(zhàn)性的。

 四、創(chuàng)新內(nèi)容與工程應(yīng)用價(jià)值

形狀記憶合金（SMA）致動(dòng)器具備了自感知能力后，能夠在無(wú)需額外增加位置測(cè)量傳感器的前提下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的位置閉環(huán)控制。這對(duì)于一些小型化精密驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景而言具有重要的意義。 

五、基于靈思創(chuàng)奇設(shè)備

由靈思創(chuàng)奇生產(chǎn)的cube模塊能夠提供高分辨的AD/DA，配合實(shí)時(shí)采樣和控制頻率為5kHz，滿足滿足實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送/采集的精度和速度要求。主要用于模擬量輸出控制SMA的收縮，并用讀取電阻阻值的變化進(jìn)行位移估計(jì)。