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基于混合遗传算法的磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型优化 被引量:2
1
作者 纪华伟 刘毛娜 胡小平 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期508-512,共5页
为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出... 为了消除或减小磁滞非线性特性对磁控形状记忆合金驱动器定位精度的影响,应用BP神经网络建立了磁控形状记忆合金驱动器磁滞模型。针对BP网络算法存在的不足,以及网络结构、初始连接权值和阈值的选择对BP网络训练的影响很大等问题,提出一种混合遗传算法对神经网络磁滞模型的权值和阈值进行优化。将优化后的参数赋值给BP神经网络重新训练,结果表明,优化后的磁滞模型训练误差绝对值由25nm减小到5nm,有较好的收敛性。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金驱动器 磁滞非线性 BP神经网络 遗传算法
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基于磁控形状记忆合金驱动器的结构自适应模糊控制 被引量:4
2
作者 王社良 王德利 +2 位作者 杨涛 展猛 翁光远 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2015年第4期85-91,共7页
基于新型材料磁控形状记忆合金(MSMA)变形率大和反应迅速的特性,设计制作了一种磁控形状记忆合金主动杆件,将其应用到1个4层的空间杆系模型结构振动控制中;并结合遗传算法,对MSMA驱动器在模型结构中的布置进行优化。利用自适应模糊控制... 基于新型材料磁控形状记忆合金(MSMA)变形率大和反应迅速的特性,设计制作了一种磁控形状记忆合金主动杆件,将其应用到1个4层的空间杆系模型结构振动控制中;并结合遗传算法,对MSMA驱动器在模型结构中的布置进行优化。利用自适应模糊控制原理,建立了含多个调整因子的规则自调整模糊控制规则。然后对空间杆系结构进行规则自调整的结构模糊控制仿真,比较了El Centro地震波作用下结构在无控、模糊控制以及自适应模糊控制下的地震响应。仿真结果表明:MSMA驱动器具有良好的作动效应,经优化布置的MSMA驱动器能够有效的降低结构的振动响应;规则自调整的自适应模糊控制自适应性强,能够应用于结构的主动减振控制中。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 空间杆系结构 优化布置 模糊控制 调整因子
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柔性薄膜复合形状记忆合金弹簧驱动器 被引量:1
3
作者 钱国明 朱孔军 +4 位作者 李亚辉 严康 王婧 刘劲松 黄卫清 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期239-245,406,共8页
针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制... 针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制备柔性薄膜,并与NiTi合金弹簧复合制得PBZ/PVDF@SMA复合驱动器,通过薄膜的电卡效应加热及冷却SMA丝,与传统电流加热及自然冷却方式进行了对比。结果表明,缩短了SMA丝循环周期,提高了其响应频率,有利于扩大SMA的适用场所。 展开更多
关键词 形状记忆合金 聚偏氟乙烯薄膜 锆酸铅钡纳米纤维 复合驱动器 电卡效应 缩短周期
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磁控形状记忆合金直线驱动器 被引量:10
4
作者 张庆新 王凤翔 +1 位作者 李文君 杨静 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第20期1787-1790,共4页
介绍了磁控形状记忆合金在磁场作用下的形变机理 ,并测得在 0 4T的磁场下其自由形变率可达 3.6%。根据其变形机理 ,利用仿生学原理研制出了磁控形状记忆合金驱动器样机及其控制系统 ,实现了驱动器大的行程和往复运动 。
关键词 磁控形状记忆合金 马氏体相变 直线驱动器 样机
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基于新型冷却方式的形状记忆合金驱动系统 被引量:1
5
作者 张肖肖 陶哲 +3 位作者 杨浩 金虎 孙帅帅 张世武 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第11期108-112,共5页
为了解决热积累对于形状记忆合金(SMA)驱动器响应频率的限制问题,提出一种基于新型冷却方式的SMA弹簧差动式驱动器。在传统风冷的基础上加入微孔雾化片装置,通过产生水雾提高风冷系统的冷却效率;设计了可控风道系统,可在SMA弹簧加热和... 为了解决热积累对于形状记忆合金(SMA)驱动器响应频率的限制问题,提出一种基于新型冷却方式的SMA弹簧差动式驱动器。在传统风冷的基础上加入微孔雾化片装置,通过产生水雾提高风冷系统的冷却效率;设计了可控风道系统,可在SMA弹簧加热和冷却过程分别关闭和打开相应风道,进而提高响应速度和能量利用率。进一步,建立了系统理论模型,通过仿真得到不同条件下SMA弹簧的驱动时间。实验结果证明,相比传统风冷,新型冷却方式在低风速时使得SMA驱动器运动频率提升了26.7%,在高风速时运动频率提升了9.5%。最后,将该系统应用在一款仿生手指上,通过实验证明了应用新型冷却方式的SMA驱动系统能有效提高仿生手指的运动性能。 展开更多
关键词 主动冷却 形状记忆合金弹簧 驱动器 运动性能
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一种形状记忆合金扭转驱动器的制备与测试 被引量:8
6
作者 吴佳俊 王帮峰 +1 位作者 芦吉云 张勇 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1591-1594,1599,共5页
研究了一种以镍钛(NiTi)形状记忆合金带材为基本驱动材料的平面涡卷式扭转驱动器。该驱动器利用NiTi合金的单程形状记忆效应与回复弹簧的相互作用,实现驱动器在高低温状态下正反两向的扭矩输出。分析了驱动器的基本结构形式和驱动原... 研究了一种以镍钛(NiTi)形状记忆合金带材为基本驱动材料的平面涡卷式扭转驱动器。该驱动器利用NiTi合金的单程形状记忆效应与回复弹簧的相互作用,实现驱动器在高低温状态下正反两向的扭矩输出。分析了驱动器的基本结构形式和驱动原理,探讨了NiTi合金驱动部件的设计方法和基本制备工艺。设计制作了驱动器原理样机,并测试了驱动器的输入输出特性。测试结果表明,该驱动器在给定的高低温环境(10~60℃)下能够在正反两个方向连续稳定地输出扭矩,最大行程范围为0~175°,最大输出扭矩达到0.33N·m。实测结果证明了驱动器设计方案与制备工艺的可行性。 展开更多
关键词 形状记忆合金 平面涡卷弹簧 驱动器 结构设计
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形状记忆合金驱动器的力学性能 被引量:9
7
作者 王社良 薛凌云 苏三庆 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第3期233-236,共4页
基于形状记忆合金(SMA)材料的Brinson本构关系,研究了SMA驱动器在自由冷却和强制冷却等两种热交换形式下的动力响应问题,探讨了SMA丝在恒载及荷载变化时完成正逆相变所需用的时间.研究结果表明,热交换方式对完成... 基于形状记忆合金(SMA)材料的Brinson本构关系,研究了SMA驱动器在自由冷却和强制冷却等两种热交换形式下的动力响应问题,探讨了SMA丝在恒载及荷载变化时完成正逆相变所需用的时间.研究结果表明,热交换方式对完成相变时间有较大影响,并且增加散热面积和提高热交换速率均可有效地加速相变的完成.最后,本文还简单讨论了影响SMA驱动器响应时间的几个因素和改进方法. 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 相变 热交换 动力响应
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适用于有限空间的微型形状记忆合金丝驱动器 被引量:4
8
作者 李明东 马培荪 +2 位作者 储金荻 奚汉达 程君实 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期366-369,共4页
形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy,SMA)丝用于微小型机器人中作驱动器时,为了达到要求的输出位移,其长度往往会超出有限的可用空间.研究了产生这种现象的原因,并开发了一种使SMA丝在整个可用空间中呈三维状态分布的微驱动器.理论分析和试... 形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy,SMA)丝用于微小型机器人中作驱动器时,为了达到要求的输出位移,其长度往往会超出有限的可用空间.研究了产生这种现象的原因,并开发了一种使SMA丝在整个可用空间中呈三维状态分布的微驱动器.理论分析和试验结果表明,该驱动器克服了SMA丝直线驱动器和SMA螺旋弹簧驱动器的弱点,拥有比骨骼肌更好的力学性能.应用于微小型仿生机器人时,它可在满足输出位移要求的同时。 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 仿生机器人 微小型机器人
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偏动式形状记忆合金驱动器系统建模与仿真 被引量:6
9
作者 任秉银 陈本清 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期58-61,共4页
为了实现响应速度快、精度高的偏动式形状记忆合金驱动器控制系统,基于Kanaka-Liang提出的形状记忆合金材料一维本构关系建立了偏动式SMA驱动器的热动力学模型.针对形状记忆合金材料的非线性迟滞特性,结合PID控制和模糊控制各自的优点,... 为了实现响应速度快、精度高的偏动式形状记忆合金驱动器控制系统,基于Kanaka-Liang提出的形状记忆合金材料一维本构关系建立了偏动式SMA驱动器的热动力学模型.针对形状记忆合金材料的非线性迟滞特性,结合PID控制和模糊控制各自的优点,设计了一种模糊增益自调整PID复合控制器方案,并对偏动式形状记忆合金驱动器的响应特性进行了仿真.仿真结果表明,与PID控制器和模糊控制器相比,模糊增益自调整PID复合控制器具有响应快、超调小、适应性好等优点.模糊增益自调整PID控制策略完全能满足偏动式形状记忆合金驱动器对控制精度的要求. 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 迟滞模型 模糊增益自调整PID控制 仿真
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形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形研究 被引量:2
10
作者 许红伟 费燕琼 +1 位作者 朱宇航 王绪 《高技术通讯》 北大核心 2017年第6期554-558,共5页
建立了可作为软体机器人中的形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形模型,获得了模型的待定参数A1、A2、A3、B1、B2、B3,并对该模型进行了实验验证。首先基于Clausius-Clapeyron方程和泰勒展开式,使用待定参数法建立了SMA弹簧的变形模型,描... 建立了可作为软体机器人中的形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形模型,获得了模型的待定参数A1、A2、A3、B1、B2、B3,并对该模型进行了实验验证。首先基于Clausius-Clapeyron方程和泰勒展开式,使用待定参数法建立了SMA弹簧的变形模型,描述了SMA弹簧的变形量、负载和温度之间的非线性关系;然后根据热平衡方程建立了电加热情况下的SMA弹簧温度变化模型,并获得了加热时间与弹簧温度的关系曲线;继而进行了零负载状态下的变形实验,根据实验结果计算出变形模型中的待定参数;最后通过定长通电驱动和定载荷通电驱动实验,验证了模型的正确性。所建模型能够为软体机器人中的SMA弹簧驱动器的控制方案建立提供参考。 展开更多
关键词 形状记忆合金(SMA) 弹簧 变形 弹簧驱动器
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一种基于功/能转换效率最高原则的单程形状记忆合金驱动器设计方法 被引量:1
11
作者 李明东 马培荪 +2 位作者 奚汉达 储金荻 郝颖明 《上海交通大学学报》 CSCD 北大核心 2000年第3期370-373,共4页
研究了单程形状记忆合金(SMA)驱动器的工作机理,基于热力学基本定律建立了单程SMA驱动器的功/能和热/能转换模型,分析了SMA元件的性能对单程SMA驱动器输出性能的影响,提出了一种基于功/能转换效率最高原则的单程SMA驱动器设计方法。
关键词 形状记忆合金 驱动器 机器人 功/能转换效率
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基于热力学性能的形状记忆合金驱动器多目标优化 被引量:1
12
作者 唐元贵 马艳歌 《中国机械工程》 CAS CSCD 北大核心 2013年第21期2908-2912,共5页
提出了一种可应用于微小型水下机器人摆动关节的形状记忆合金差动驱动方法及其实验装置。分析了形状记忆合金差动驱动的摆动关节运动机理;针对不同结构参数的形状记忆合金驱动器在不同驱动条件和外界环境下的热力学性能,对形状记忆合金... 提出了一种可应用于微小型水下机器人摆动关节的形状记忆合金差动驱动方法及其实验装置。分析了形状记忆合金差动驱动的摆动关节运动机理;针对不同结构参数的形状记忆合金驱动器在不同驱动条件和外界环境下的热力学性能,对形状记忆合金驱动器的响应能力、驱动力及能耗展开实验研究和分析;采用多目标优化设计理论和算法,对形状记忆合金差动驱动器的综合热力学性能进行了优化,得到了满足使用条件的形状记忆合金驱动器最优结构参数和与之匹配的控制量。 展开更多
关键词 形状记忆合金 差动驱动器 运动原理 热力学性能 多目标优化
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用于柔性机械手的形状记忆合金驱动器滑模控制研究
13
作者 杨凯 辜承林 +1 位作者 史铁林 马志云 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第20期1794-1797,共4页
提出了一种新型结构形式的形状记忆合金驱动器———内嵌式形状记忆合金驱动器。该驱动器将U形回复形状记忆合金丝嵌入弹性硅胶棒内 ,通过温控方式实现驱动器的往复可逆弯曲运动 ,对外稳定输出力和位移。研究了驱动器运行机理 ,探讨了... 提出了一种新型结构形式的形状记忆合金驱动器———内嵌式形状记忆合金驱动器。该驱动器将U形回复形状记忆合金丝嵌入弹性硅胶棒内 ,通过温控方式实现驱动器的往复可逆弯曲运动 ,对外稳定输出力和位移。研究了驱动器运行机理 ,探讨了基于形状记忆合金电阻反馈的变结构滑模控制策略 。 展开更多
关键词 形状记忆合金 内嵌式形状记忆合金驱动器 滑模控制 机械手
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一种改进的形状记忆合金驱动器自适应控制算法的初步研究
14
作者 罗洪艳 陈义安 +2 位作者 高翾 刘宁 廖彦剑 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期142-146,共5页
针对形状记忆合金驱动器的非线性迟滞特性,提出了一种改进的自适应控制算法。该算法以MKP逆模型为前馈补偿器,通过选择性自适应律调整模型参数,从而实现动态磁滞补偿,以达到实时准确控制。采用仿真实验对其性能进行了初步验证。结果表明... 针对形状记忆合金驱动器的非线性迟滞特性,提出了一种改进的自适应控制算法。该算法以MKP逆模型为前馈补偿器,通过选择性自适应律调整模型参数,从而实现动态磁滞补偿,以达到实时准确控制。采用仿真实验对其性能进行了初步验证。结果表明,该算法具有收敛速度快、运算负荷小、抗噪能力强等优点,适合于实时控制应用。 展开更多
关键词 形状记忆合金驱动器 磁滞算子理论 自适应控制 计算机仿真
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提高形状记忆合金直线驱动器工作频率研究 被引量:6
15
作者 张义辽 董二宝 +3 位作者 许旻 李永新 林云清 杨杰 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2010年第9期93-96,共4页
提出基于位移累加原理的直线驱动器,采用形状记忆合金作为驱动元件,能提供较大的力和位移,但其工作频率受加热和冷却方式的影响。就几种不同加热、冷却方式所测得的结果进行分析比较,提出最优的加热、冷却方式,并提出基于PIC单片机的加... 提出基于位移累加原理的直线驱动器,采用形状记忆合金作为驱动元件,能提供较大的力和位移,但其工作频率受加热和冷却方式的影响。就几种不同加热、冷却方式所测得的结果进行分析比较,提出最优的加热、冷却方式,并提出基于PIC单片机的加热冷却控制方法。 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 频率 半导体制冷
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形状记忆合金增强弹性梁主动振动控制中的驱动器布局研究 被引量:2
16
作者 苏众庆 麦汉超 +1 位作者 吴大方 陆萌 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期39-41,44,共4页
以往对形状记忆合金结构振动控制的研究通常限于均匀对称外铺层SMA驱动器的情况 ,而对其他驱动器布局方式研究较少。本文通过理论分析和实验测试对SMA驱动器在复合材料主动控制中的布局进行研究 ,除了对振动抑制进行研究外 ,还对利用SM... 以往对形状记忆合金结构振动控制的研究通常限于均匀对称外铺层SMA驱动器的情况 ,而对其他驱动器布局方式研究较少。本文通过理论分析和实验测试对SMA驱动器在复合材料主动控制中的布局进行研究 ,除了对振动抑制进行研究外 ,还对利用SMA驱动器对结构进行激励进行了探讨 ,最后指出了SMA驱动器在应用上存在的问题和相应的改进方法。 展开更多
关键词 驱动器布局 形状记忆合金 主动振动控制 纤维增强复合材料
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磁控形状记忆合金蠕动型直线电机研究 被引量:23
17
作者 王凤翔 张庆新 +2 位作者 吴新杰 李文君 井路生 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第7期140-144,共5页
磁控形状记忆合金(MSM)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,不仅变形率大,易于控制,动态响应速度高,而且功率密度大和机电能量转换效率高,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。该文首先介绍MSM材料在磁场作用下的变形机理... 磁控形状记忆合金(MSM)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,不仅变形率大,易于控制,动态响应速度高,而且功率密度大和机电能量转换效率高,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。该文首先介绍MSM材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,然后分析利用仿生学蠕动原理将MSM小步距的位移累加形成直线电机所需要的大行程的工作原理,而后论述蠕动型MSM直线电机的设计与控制方法,最后给出样机的试验结果。 展开更多
关键词 蠕动型直线电机 磁控形状记忆合金 磁控特性 励磁绕组
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差动式磁控形状记忆合金执行器研究 被引量:10
18
作者 王凤翔 李文君 +2 位作者 张庆新 吴新杰 李晨曦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第18期135-139,共5页
磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。针对传统MSMA执行器磁场励磁控制功率大、恢复弹簧压力不易调整和MSMA变形受温度影响较大等缺点,提出了一种差动式MSMA执行... 磁控形状记忆合金(MSMA)是一种新型具有形状记忆功能的合金材料,特别适合于制造高精度的运动与位置控制执行器。针对传统MSMA执行器磁场励磁控制功率大、恢复弹簧压力不易调整和MSMA变形受温度影响较大等缺点,提出了一种差动式MSMA执行器,采用永磁体产生恒定偏磁磁场,励磁绕组仅提供差动可控磁场,两个MSMA元件轮流工作,其中一个元件变形产生的压力用于另一个元件恢复变形从而取消了恢复弹簧。该差动式MSMA执行器减小了控制功率,消除了温度对MSMA的影响,提高了控制精度、稳定性和动态响应速度。文中给出了样机实验结果。 展开更多
关键词 磁控形状记忆合金 差动式 执行器 设计 特性
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形状记忆合金驱动器动态驱动性能研究 被引量:3
19
作者 张明德 李雅格 +1 位作者 吴艳斌 徐志伟 《航空制造技术》 2017年第17期49-54,共6页
对Ni Ti形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)在准静态和动态加热工况下回复应力的变化规律进行了研究,提出了准静态工况下的本构模型迭代算法,该算法可以较好地吻合试验数据。同时阐述了SMA丝作为驱动器时,传统本构模型在动态加热工... 对Ni Ti形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)在准静态和动态加热工况下回复应力的变化规律进行了研究,提出了准静态工况下的本构模型迭代算法,该算法可以较好地吻合试验数据。同时阐述了SMA丝作为驱动器时,传统本构模型在动态加热工况下的局限性,并提出了一种简洁高效的平均速率插值算法。该算法能较好计算动态加热工况下SMA丝驱动回复应力,与试验结果相比较,相对误差小于10%。 展开更多
关键词 形状记忆合金 驱动器 本构模型 动态加热
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磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用研究 被引量:4
20
作者 王社良 代建波 +1 位作者 赵祥 纪庆波 《噪声与振动控制》 CSCD 北大核心 2010年第3期41-45,共5页
磁控形状记忆合金(MSMA)是一种在磁场控制下可产生较大变形,且具有形状记忆功能的新型智能材料,利用其磁控特性可以制作智能作动器进行结构的振动控制。首先介绍了MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,在此基础上提出了两种可以... 磁控形状记忆合金(MSMA)是一种在磁场控制下可产生较大变形,且具有形状记忆功能的新型智能材料,利用其磁控特性可以制作智能作动器进行结构的振动控制。首先介绍了MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性,在此基础上提出了两种可以应用于结构振动控制中的新型MSMA驱动器,并分析了其工作原理和设计方法,最后阐述了利用MSMA的逆特性制作MSMA自传感作动器的关键技术及解决方法,为其在土木工程领域的应用打下了良好的基础。 展开更多
关键词 振动与波 磁控形状记忆合金 振动控制 磁控特性 驱动器
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