形状记忆合金迟滞模型.pdf

第 42卷 第 3期 吉 林 大 学 学 报 (工 学 版 ) Vo1．42 No．3 2012年 5月 Journal0fJilinUniversity (EngineeringandTechnologyEdition) M ay2012 形 状 记 忆 合 金 迟 滞 模 型 刘旺q-，陈照波，黄 山云，焦映厚 (哈尔滨工业大学 机 电工程学院，啥尔滨 150001) 摘 要 ：基于实验测试，结合 Preisach理论研究了形状记忆合金 (ShapememorYalloy，SMA) 丝驱动器的迟滞建模。首先 ，依赖T-SMA材料受输入 电压作用 引起的温升变化诱发材料相 变输出位移量，设计 了SMA丝特性测试平台，记录 了驱动过程中的输入、输出变化量，得到理 论模型参数辨识 的数据集合 。然后，讨论 了SMA丝的输入 电压、温度变化与形状记忆效应产 生的材料宏观位移间的迟滞关系。最后，引入 Preisach理论，由推导的经典 Preisach理论的 修／ig形式和数值实现方法构造 了SMA驱动器温度量和位移的迟滞模型。结果表 明：与试验 数据比较，Matlb环境仿真得到的SMA迟滞曲线，匹配性较好 ，为进一步 的系统设计分析奠 定 了基础 。 关键词：自动控制技术；形状记忆合金 ；迟滞；驱动器；Preisach模型；数值实现 中图分类号：TP13，TB39 文献标志码：A 文章编号：1671—5497(2012)03—0719—07 Hysteresisofshapememoryalloy LIU Wang—zhong。CHEN Zhao—bo，HUANG Shan—yun，JIAO Ying-hou (Sf^001ofMefhn，ztronicEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China) Abstract：Based on experimenta1measurement，the hysteresis modeling ofShape Memory Alloy (SM A)actuatorisstudiesbycombination ofPreisachmode1．First，atestingapparatuslSfabricated inspiredbvOUtputdisplacement，whichisgenerated from temperature—inducedphasetransformation occurringinSM A deviceduetotheappliedelectricflow．Asaprerequisiteofthetheoreticalhysteresis modeling，thedatasetsaresampledfrom theexperimentalresultsbyrecordingtheinputandoutputof SMA actuatorduringmotionprocess．Second，thehysteresisphenomenonhappenedtomputvoltage， temDeratureandfollowingdisplacementdueto shapememoryeffectisdiscussed．Finally，with the introductionofPreisachmodel，amodified version ofclassicalPreisach modeland formulation of numerica1imp1ementationarederivedtoelucidatethehysteresisoftemperature_displacement．Results sh0w thattheSM A hysteresisCUrveobtainedby simulationwithM atlab toolboxmatcheswellwith theexDerimenta1data，whichcanbetakenasreferenceforfuture