[发明专利]基于模型的对形状记忆合金的控制

说明书

技术领域

本发明总体地涉及控制包括形状记忆合金元件的设备的方法，以及对形状记忆合金元件建模以预测形状记忆合金元件的响应的方法。。

背景技术

许多设备将形状记忆合金元件用作致动器。这些设备可包括，但不限于，安全带送带器、压力释放阀门或排气口。形状记忆合金元件可在奥氏体相、马氏体相以及R相之间发生相变。形状记忆合金元件在其每个相中都包括不同的材料特性，因此，在所述每个不同的相中对条件的变化，诸如，温度变化、加载变化、应力变化、应变变化产生不同的响应。

对给定的情形和/或条件来说，形状记忆合金元件的状态必须是已知的，或以一些方式可预测的，以恰当地预测形状记忆合金元件对条件的变化的响应。形状记忆合金元件对条件的变化的响应必须是已知的，或以一些方式可预测的，以恰当地控制设备。响应地，感测和/或预测形状记忆合金元件的状态和/或相，对监测和控制形状记忆合金元件来说是必要的。。

发明内容

提供了一种控制包括形状记忆合金元件的设备的方法。方法包括感测和形状记忆合金元件的物理性质相关的实时数据。方法还包括将感测到的实时数据和基于形状记忆合金元件的迟滞响应的模型进行比较，所述迟滞响应为形状记忆合金元件的物理性质的函数，以预测形状记忆合金元件的响应。方法还包括使用由模型获得的、形状记忆合金元件的预测的响应来控制所述设备。

也提供了对形状记忆合金元件的响应建模的方法。方法包括在形状记忆合金元件的物理性质的范围上获取形状记忆合金元件的电阻率。该方法还包括将获取的形状记忆合金元件中的电阻率的变化和形状记忆合金元件的物理性质相关联，以确定形状记忆合金元件的电阻率在形状记忆合金元件的热力学循环中在奥氏体相、马氏体相和R相之间的性能差异。方法还包括在周期时间上连续地感测和物理性质相关的实时数据。方法还包括将感测到的形状记忆合金元件的物理性质的实时数据和形状记忆合金元件的电阻率的相关变化进行比较，以预测形状记忆合金元件的响应。

相应地，对形状记忆合金元件建模的方法提供了对形状记忆合金元件对条件变化的响应的准确预测。这一对形状记忆合金元件的响应的高度准确的预测允许了对形状记忆合金元件的更好的感测和控制，这改进了设备的运行。

本发明的上述特征和优势以及其他特征优势在下文中结合附图对实施本发明的最佳模式进行的详尽描述中是非常明显的。

附图说明

图1为包括形状记忆合金元件的设备的示意性控制方法图。

具体实施方式

提供了一种控制设备的方法。设备包括形状记忆合金元件。设备可包括任何类型和/或方式的使用形状记忆合金元件的设备。示例性地，设备可包括，但不限于，排气组件、压力释放阀、安全带送带器、电路断路器、传感器、或一些其他类似的设备。形状记忆合金元件可被用作主动式致动器，以在一定条件下在设备中产生运动，用作被动式致动器以被动地产生力或位移，诸如在超弹性支架或托牙金属丝(denture wire)中，或是作为用来确定设备的运行状况的传感器。附加地，形状记忆合金元件可被用作传感器和致动器两者。应被理解的是形状记忆合金元件可被以一些未示出或未在此处进行描述的其他方式进行使用。

合适的形状记忆合金可取决于合金的成分和加工历史而表现出单程(one-way)形状记忆效应、本征双程效应(intrinsic two-way effect)、或附加双程(extrinsic two-way)形状记忆效应。形状记忆合金中存在的两个相通常被称作马氏体相和奥氏体相。马氏体相是形状记忆合金中相对较软和较易变形的相，其一般在低温时产生。奥氏体相，作为形状记忆合金中的较硬的相，在高温时产生。由表现出单程形状记忆效应的形状记忆合金成分形成的形状记忆材料不自动恢复形状，且取决于形状记忆材料的设计，将很可能需要外部的机械力来恢复至其此前表现出的形状取向。表现出本征形状记忆效应的形状记忆材料由使它们自身自动恢复形状的形状记忆合金成分制成。