[发明专利]机敏结构振动主动控制的SMA交替驱动装置与方法

权利要求书

1.一种机敏结构主动控制的形状记忆合金驱动装置，包括一个固定支撑架构(1)、一个安装有多路形状记忆合金驱动单元(2)的实验模型结构(3)、一块A/D数据采集卡(4)、一台任意函数信号发生器(5)、一台信号功率放大器(6)、两台多路交替驱动恒流源(7)、一套多组PZT传感器网络(8)、一台激振器(9)、多台电荷放大器(10)、一台高性能计算机(11)和一台数字示波器(12)，其特征在于所述计算机(11)通过两台多路交替驱动恒流源(7)连接多路形状记忆合金驱动单元(2)，计算机(11)带有采集卡并连接数字示波器(12)，A/D数据采集卡(4)通过多路电荷放大器(10)连接多组PZT传感器网络(8)，多组PZT传感网络(8)粘贴在实验模型结构(3)上，所述任意函数信号发生器(5)经信号功率放大器(6)和激振器(9)连接，通过连杆与实验模型结构(3)连接；通过两台多路交替驱动恒流源(7)实现对多路形状记忆合金驱动单元(2)不同控制策略的驱动；使用橡皮绳将安装有多路形状记忆合金驱动单元(2)的实验模型(3)吊装在固定支撑架构(1)上；任意函数信号发生器(5)发出的信号经功率放大器(6)放大后输入激振器(9)，激振器(9)对模型结构(3)施加激励；粘贴在模型结构(3)上的多路PZT传感器网络(8)检测到结构振动信号，经过多路电荷放大器(10)调理，输出到以PIC接口连接到计算机(11)的高速A/D采集卡(4)，其后依照相应的控制策略控制多路交替驱动恒流源(7)驱动多路形状记忆合金驱动单元(2)工作，从而对实验模型(3)产生控制作用力，实现对其结构振动响应的实时抵消，以达到主动消除或降低实验模型结构(3)振动响应的目的。

2.根据权利要求1所述的机敏结构振动主动控制的形状记忆合金驱动装置，其特征在于所述多路交替驱动恒流源(7)，由仪器外壳、单片机(1￠)和外围电路组成，仪器外壳设有前面板、后面板，其前面板布设有四路恒流源输出接口及液晶显示，后面板布设有电源接口、风扇设备、以及串行485通信接口；所述的单片机(1￠)和外围电路：一片Microchip公司的PIC18F4620单片机(1￠)的PA/PB脚经一个D/A转换芯片TLC5615(2￠)和基准电压芯片LM385-2.5(3￠)连接组成的数模转换电路、与一个放大器OP07(4￠)连接组成的放大和跟随电路、放大器OP07(4￠)经一个TI公司功率放大器OPA549芯片(5￠)与高精度采样电阻(6￠)连接组成的恒流源电路、一个TOPWAY的320*240的LM2088EFW-C液晶屏(7￠)连接单片机(1￠)的PD脚组成的人机接口电路、单片机(1￠)的RC6/RC7脚连接由美信485(8￠)构成的通信接口电路，单片机(1￠)的VCC脚连接一个稳压源LM7805CK(10￠)构成。

3.根据权利要求1所述的机敏结构主动控制的形状记忆合金驱动装置，其特征在于所述多路形状记忆合金驱动单元(2)通过多次试验，根据实验模型结构的物理形状，使每个形状记忆合金驱动单元在实验模型结构(3)有5个连接点，通过螺丝与实验模型结构(3)连接；并使每一路形状记忆合金驱动单元与多路交替驱动恒流源(7)连接，使用于多种控制策略的实验要求。

4.一种采用权利要求1所述的机敏结构主动控制的形状记忆合金驱动方法，其特征在于操作步骤如下：

（1）调整安装有多路形状记忆合金驱动单元(2)的实验模型结构(3)的吊装高度和位置，将激振器(9)和模型结构(3)相连接；

（2）启动任意函数信号发生器(5)和信号功率放大器(6)，并设置激励信号的频率和幅值；

（3）启动激振器(9)，对实验模型结构(3)进行激振；

（4）开启电荷放大器(10)，数字示波器(12)及高性能计算机(11)，通过多组PZT传感器网络(8)获取实验模型结构(3)振动响应信号；

（5）根据结构振动信号，选择不同的控制策略，控制多路交替驱动恒流源(7)对多路形状记忆合金驱动单元(2)进行交替驱动；

（6）从高性能计算机(11)或示波器(12)观测安装有多路形状记忆合金驱动单元(2)的实验模型结构(3)的振动响应控制效果。