形狀記憶合金（SMA）作為驅(qū)動(dòng)材料時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡單、功率密度大、工作可靠等優(yōu)點(diǎn),在工程中已經(jīng)廣泛使用。其中應(yīng)用較多的是NiTi細(xì)絲,它在加熱時(shí)可以產(chǎn)生收縮運(yùn)動(dòng)。但NiTi細(xì)絲有一個(gè)明顯的缺點(diǎn),即它的可恢復(fù)應(yīng)變只有4%左右,這使得它的行程有限。另一種驅(qū)動(dòng)形式是形狀記憶材料制成的彈簧,NiTi彈簧應(yīng)變較大,但是相比相同絲徑的驅(qū)動(dòng)型NiTi細(xì)絲驅(qū)動(dòng)器,力輸出能力下降明顯。為了解決NiTi細(xì)絲應(yīng)變小的問題,本課題設(shè)計(jì)了一種新的驅(qū)動(dòng)器,該驅(qū)動(dòng)器由NiTi絲在特定的夾具上繞制并熱處理而成,變形原理為NiTi絲在彎曲和直線之間變形而產(chǎn)生的長度方向尺寸的變化。該驅(qū)動(dòng)器應(yīng)變較驅(qū)動(dòng)型NiTi絲的可恢復(fù)應(yīng)變有明顯的提升,同時(shí)力輸出能力與其幾乎相同。本課題利用材料力學(xué)知識對驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型的建立,構(gòu)造了位移與力之間的函數(shù)關(guān)系,獲得了驅(qū)動(dòng)器的剛度曲線,該模型可以為設(shè)計(jì)過程提供參考依據(jù)。SMA的控制具有很大的挑戰(zhàn)性,本文以單關(guān)節(jié)為實(shí)驗(yàn)平臺對驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了控制方法研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)本課題設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)器在進(jìn)行位置階躍響應(yīng)時(shí),使用PI控制具有良好的效果。但是PI控制適應(yīng)性較差,當(dāng)位移曲線在初始階段變化較小時(shí),例如斜坡曲... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 SMA的應(yīng)用現(xiàn)狀與分析
        1.2.1 SMA的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.2 SMA應(yīng)用中的局限性分析
    1.3 SMA的控制方法研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 SMA驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)與制作
    2.1 引言
    2.2 大應(yīng)變SMA驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)
        2.2.1 SMA的基本原理
        2.2.2 大應(yīng)變SMA驅(qū)動(dòng)器的原理
    2.3 SMA驅(qū)動(dòng)器的制作流程
    2.4 本章小結(jié)
第3章 SMA驅(qū)動(dòng)器準(zhǔn)靜態(tài)數(shù)學(xué)模型
    3.1 引言
    3.2 驅(qū)動(dòng)器的行程
    3.3 驅(qū)動(dòng)器的力-位移關(guān)系
    3.4 驅(qū)動(dòng)器數(shù)學(xué)模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
第4章 SMA驅(qū)動(dòng)器控制方法
    4.1 引言
    4.2 控制實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)
        4.2.1 單關(guān)節(jié)實(shí)驗(yàn)平臺的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
        4.2.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
        4.2.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.3 控制器的設(shè)計(jì)
        4.3.1 驅(qū)動(dòng)器的PI控制
        4.3.2 電阻反饋模塊的設(shè)計(jì)
    4.4 SMA-SMA構(gòu)型的設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 SMA驅(qū)動(dòng)器的溫度控制
    5.1 引言
    5.2 基于電阻反饋的溫度控制
        5.2.1 SMA相變與驅(qū)動(dòng)過程
        5.2.2 SMA驅(qū)動(dòng)器的電阻
        5.2.3 溫度控制邏輯
    5.3 SMA驅(qū)動(dòng)器溫度控制仿真
        5.3.1 熱力學(xué)平衡方程
        5.3.2 SMA的相變動(dòng)力學(xué)模型
    5.4 仿真結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]SMA人工肌肉軟體機(jī)器人的變形控制與運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究[D]. 劉春山.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2018
[2]SMA驅(qū)動(dòng)仿生機(jī)器魚的尾鰭和噴射推進(jìn)性能及其實(shí)驗(yàn)研究[D]. 高飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3164929