磁控形狀記憶合金驅(qū)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(shù)是精密工程領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,衡量精密定位技術(shù)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(shù)的發(fā)展,精密定位技術(shù)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(qū)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(yīng)、形變率大、響應(yīng)速度快、能量轉(zhuǎn)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(nèi)外很多學者對磁控形狀記憶合金形成機理、驅(qū)動器應(yīng)用、傳感器應(yīng)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(qū)動磁路的其他元件使得磁控形狀記憶合金驅(qū)動器的輸入與輸出存在較強的磁滯非線性,影響了驅(qū)動器的定位精度,限制了該材料及驅(qū)動器更廣泛的應(yīng)用。
　　本文結(jié)合虛擬儀器LABVIEW和MATLAB搭建了MSMA驅(qū)動器的測控平臺,分

3、析了MSMA驅(qū)動器的磁滯非線性特性;建立了MSMA驅(qū)動器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯模型,并通過遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(fù)合控制和fuzzy-PID控制對驅(qū)動器的精度控制進行了研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)本文介紹了磁控形狀記憶合金及其驅(qū)動器的特性、研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景,概述了磁滯特性的概念,國內(nèi)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(nèi)容。
　　(2

4、)基于LABVIEW虛擬儀器搭建MSMA驅(qū)動器的虛擬實驗平臺,實現(xiàn)了MSMA驅(qū)動器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及驅(qū)動器輸入輸出之間磁滯特性的分析。
　　(3)建立MSMA驅(qū)動器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)磁滯模型,并通過遺傳算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(qū)動器的定位精度,本文提出LABVIEW結(jié)合MATLAB對MSMA驅(qū)動器進行實時智能控制設(shè)計方法,并比較MSMA驅(qū)動器復(fù)合控制、fuzzy-P