[发明专利]一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法

权利要求书

1.一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征在于：包括传感器系统，电加热系统以及基于模型的误差反馈控制器，所述传感器系统通过重构SMA复合驱动器的弯曲形状，测量驱动器的实际弯曲角度，所述误差反馈控制器是基于驱动器显式动力学模型与SMA线性相变模型建立起来的，以驱动器的实际弯曲角度和预期弯曲角度误差作为输入，输出控制信号至电加热系统以调控SMA复合驱动器中SMA丝的加热收缩，实现驱动器的精确运动控制，且能够使得驱动器在外载荷冲击下实现快速稳定；其中，

驱动器显式动力学模型：

式(3.2)中，θ为弯曲角度，F_load为负载向量，为负载与驱动器固定端即近端之间的位置向量，R_λ为硅胶软体材料的导热系数，χ、ε_TF、ε_RF、T_εF和T_RF为驱动器弯曲时的结构常数，T₀为环境温度，T(t)为硅胶软体材料在驱动器工作时的温度变化动态，t为时间，U为电加热系统的峰值电压，R为SMA的电阻，r为电压占空比。

2.根据权利要求1所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述基于模型的误差反馈控制器包括反馈比例项、前馈补偿项、温度增量项、负载增量项和负载补偿项五个部分，为如下形式：

式(4)中，q为误差反馈控制项的输入向量，k_p为反馈比例项的系数，u_D(q，t)为前馈补偿项，u_T(q，t)为温度增量项，u_F(q，t)为负载增量项，u_FC(q，t)为负载补偿项，θ_d为预期弯曲角度，e为预期弯曲角度θ_d与实际弯曲角度θ之间的误差。

3.根据权利要求2所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述的基于模型的误差反馈控制器中所述前馈补偿项为：

式(5)中，k_A为期望角度的前馈比例系数，k_B为期望角速度的前馈比例系数，R为SMA丝的电阻，T_RF为驱动器弯曲时的结构常数，R_λ为驱动器中硅胶软体材料的导热系数，U为电加热系统的峰值电压，T₀为环境温度，T_l为SMA丝的低相变温度。

4.根据权利要求3所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述的基于模型的误差反馈控制器中所述温度增量项为：

式(6)中，k_T为温度增量系数，g_t(e)为误差积分开关函数。

5.根据权利要求2所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述的基于模型的误差反馈控制器中所述负载增量项为：

式(7)中，k_F为负载增量系数，g_f(F_load)为负载增量项开关函数，η为误差积分。

6.根据权利要求2所述的一种精确控制形状记忆合金复合软体驱动器的方法，其特征是，所述的基于模型的误差反馈控制器中所述负载补偿项是负载向量F_load和位置向量的函数：