磁控形狀記憶合金驅動器的磁滯非線性建模與控制方法研究.pdf

1、精密定位技術是精密工程領域的關鍵技術之一,衡量精密定位技術發(fā)展水平的重要標志是高精度和高分辨率。隨著科學技術的發(fā)展,精密定位技術的系統(tǒng)精度和分辨率經(jīng)歷了由毫米級、微米級、亞微米級,提高到今天的納米級。
　　在精密加工中,系統(tǒng)的精度和分辨率都要求達到納米量級,對微位移定位系統(tǒng)的驅動元件和控制方法的要求也較高。磁控形狀記憶合金(MSMA,即Magnetically Controlled Shape Memory Alloy)是一種具有

2、形狀記憶效應、形變率大、響應速度快、能量轉換效率和功率密度高、易控制等突出優(yōu)點的新型智能材料。目前,國內外很多學者對磁控形狀記憶合金形成機理、驅動器應用、傳感器應用等都做了大量的工作。但是,磁控形狀記憶合金以及組成驅動磁路的其他元件使得磁控形狀記憶合金驅動器的輸入與輸出存在較強的磁滯非線性,影響了驅動器的定位精度,限制了該材料及驅動器更廣泛的應用。
　　本文結合虛擬儀器LABVIEW和MATLAB搭建了MSMA驅動器的測控平臺,分

3、析了MSMA驅動器的磁滯非線性特性;建立了MSMA驅動器神經(jīng)網(wǎng)絡磁滯模型,并通過遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡磁滯模型進行參數(shù)優(yōu)化;為消除磁滯非線性,本文利用復合控制和fuzzy-PID控制對驅動器的精度控制進行了研究。主要研究內容如下:
　　(1)本文介紹了磁控形狀記憶合金及其驅動器的特性、研究現(xiàn)狀和應用前景,概述了磁滯特性的概念,國內外常用的幾種磁滯模型、控制方法及最新研究進展。提出了本課題研究的意義、目的及主要研究內容。
　　(2

4、)基于LABVIEW虛擬儀器搭建MSMA驅動器的虛擬實驗平臺,實現(xiàn)了MSMA驅動器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及驅動器輸入輸出之間磁滯特性的分析。
　　(3)建立MSMA驅動器神經(jīng)網(wǎng)絡磁滯模型,并通過遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡磁滯模型進行參數(shù)優(yōu)化,進一步提高了模型的精度。
　　(4)為了消除磁滯非線性,提高驅動器的定位精度,本文提出LABVIEW結合MATLAB對MSMA驅動器進行實時智能控制設計方法,并比較MSMA驅動器復合控制、fuzzy-P