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SMA迟滞系统的PID控制及参数优化研究
  • ISSN号:1001-9731
  • 期刊名称:《功能材料》
  • 时间:0
  • 分类:TH39[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金面上资助项目(10872054); 黑龙江省自然科学基金重点资助项目(ZD200905)
中文摘要:

形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)是一类新型功能材料,作为电热驱动器,广泛应用于工程领域。但由于材料内在的非线性性质和迟滞效应使其在控制系统的设计和热力学建模上较为困难,不利于简单控制系统和实时控制的实现。基于Preisach理论给出SMA驱动器系统的温度-位移迟滞模型,分析系统的热传导过程,将传统的比例-积分-微分PID(proportional-integral-differential,PID)策略应用于控制器的设计,并引入蚁群和粒子群两类智能算法优化控制器参数,讨论优化过程和控制效果;与传统PID参数整定方法相比,系统的阶跃响应和正弦信号跟踪性能取得比较理想的效果,且智能算法调节控制器参数的实时性更强,克服非线性和迟滞效应的影响。

英文摘要:

Shape memory alloy is a new functional materials,which was popular with many applications in various fields as a result of good candidate to be excellent electrothermal actuator.However,the inherent nonlinearity and hysteresis occered in material that pose a challenge in the design of control system and thermomechanical modeling that was of significant importance in implementing a simple controller strategy and realtime control.In this paper,a hysteretic model relating the displacement to the temperature of SMA wire based on preisach theory was presented,the fundamentals on the thermal transfer in actuator is explored,and then the traditional proportional-integral-differential control was idealed to this nonlineaer system with the optimizing parameters by the huristic algorithm like swarm particle and ant colony strategy.Compared to the conventional method regulating the PID parameters,the intelligent algorithms optimizing the controllers can track the step signal and sinsoidal input better,and was stronger in real time,overcoming the nonlinearity and hysteresis in the actuator system.

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期刊信息
  • 《功能材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:重庆材料研究院
  • 主办单位:重庆材料研究院
  • 主编:黄伯云
  • 地址:重庆北碚区蔡家工业园嘉德大道8号
  • 邮编:400707
  • 邮箱:gnclwb@126.com
  • 电话:023-68264739
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9731
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1099/TH
  • 邮发代号:78-6
  • 获奖情况:
  • 2008、2011年连续获中国精品科技期刊,2010获重庆市双十佳期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30166