国家自然科学基金(50507007)
- 作品数：10 被引量：44H指数：4
- 相关作者：辜承林杨凯贺晋华严新荣张德林更多>>
- 相关机构：华中科技大学中国电机工程学会沈阳工业大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：电气工程自动化与计算机技术更多>>
- 组合式形状记忆合金驱动器的轨迹规划与实现
- 2007年
- 将形状记忆合金(SMA)丝嵌入弹性棒可构成形状记忆合金驱动器(SMAA).采用两台SMAA构成的组合式记忆合金驱动器可实现偏动元件与致动元件、驱动单元与执行单元的高度集成,且运行范围与操作能力均得到提高.在机械手操作规划基础上,研究了组合式记忆合金驱动器在关节空间的轨迹规划方法、算法与过程.采用B样条插值,对组合式驱动器进行了轨迹规划,给出了规划后弯曲角的变化轨迹.基于应变反馈的原理,选择了半导体应变片,进行了斜坡轨迹跟踪实验,结果表明实际轨迹能够准确跟踪设定轨迹.
- 杨凯辜承林
- 改进型平面弯曲内嵌式形状记忆合金电机的设计与优化被引量：5
- 2007年
- 现有平面弯曲ESMAA内嵌单丝,冷却过程不可控,响应速度慢;由于SMA电阻与温度的非线性关系,基于SMA丝电阻反馈实施电机位置控制时,控制精度较低。因此,文中改进了电机结构。将两根SMA丝平行弹性棒轴线嵌入,其中回复丝与棒轴线重合,记忆为“U”形,恢复丝偏心嵌入,记忆为直线态;在电机弯曲方向的适宜位置配置互补应变片,直接检测位置信息。同时,通过连续、共初始及共极限约束实时调整马氏体份数系数,研究电机的主、次迟滞现象,构建用于电机优化和控制设计的分析模型。对长度为60mm电机的结构参数进行了设计,得到棒半径、丝半径、丝可回复曲率与偏心矩的优化值。对优化后的样机进行了实验研究,验证了改进型结构的优良性能。
- 杨凯辜承林严新荣
- 关键词：内嵌式形状记忆合金电机优化设计精确控制
- 基于SMA弹簧紧凑型柔性电机的设计与研制被引量：3
- 2010年
- 介绍了一种基于SMA弹簧的紧凑型柔性电机结构。三只SMA弹簧偏心嵌入室温硫化的双组分硅胶棒中,弹簧与丝除在端部通过两个固定片连接外,其他部分可自由地相对运动。通过占空比可调的电流脉冲加热SMA弹簧,控制其收缩变形,可实现电机的柔性空间运行。这一低功耗、高功率重量比、可直接驱动的紧凑型柔性电机,可望在拟人机械手及其他微小型机器人系统中得到实用。本文分析了弹性棒在集中与分布载荷作用下的形变理论,对硅胶棒与SMA弹簧的关键参数进行了研究并详细推导了二者的设计过程。最后,进行了样机研制的工艺探讨并制作了样机,对样机进行的实验研究,验证了设计电机的性能。
- 杨凯辜承林
- 平面弯曲内嵌式形状记忆合金电机的位置控制系统研究被引量：1
- 2007年
- SMA电阻与温度存在严重的非线性,导致平面弯曲型ESMAA位置控制精度较低。采用两片应变片互补对称的配置方式设计了曲率传感器;结合电机形变分析模型对具体操作进行了规划,形成可达空间上的系列操作点,计算弯曲曲率,进而得到加热电流脉宽;采用B样条算法,完成了电机的路径规划,形成电机的连续运行路径。在分析比较P+、PI+控制算法基础上,充分考虑电机的非线性因素,选取了分段多模式PI控制策略,实现电机的精密位置控制。阶跃实验表明,ε=2m-1,KP=0.05,KI=0.006,Umax=0.8,T=15.4ms,目标曲率18m-1时,上升时间约0.55s,超调量小于2.0%,稳态误差小于0.5m-1,满足控制精度要求。
- 杨凯辜承林严新荣
- 关键词：内嵌式形状记忆合金电机曲率位置控制
- 新型记忆合金拟人执行器机构与参数设计
- 2008年
- 室温时将多根形状记忆合金丝嵌入液态橡胶中固化成弹性棒,实现平面弯曲运动且响应快速.采用外部信号反馈方式,设计曲率传感器实现电机的精确位置控制.以结构小巧紧凑、功能完备稳定的人手为模型与目标,直接将平面弯曲型内嵌式形状记忆合金电机作为指节,构造拟人执行器.从仿生学角度,结合实验研究,对平面弯曲内嵌式形状记忆合金的长度、棒半径、丝半径、可回复曲率与偏心距等关键结构参数进行优化设计.由常见机械手结构型式与特点入手,提出了带手掌三指结构.最后结合可操作体积评价指标,确定了拟人执行器拇指与中指和无名指的间距.
- 杨凯贺晋华辜承林
- 关键词：形状记忆合金优化设计
- 基于ZPETC和DOB的永磁直线同步电机的鲁棒跟踪控制被引量：14
- 2007年
- 针对高精度永磁直线同步电机直接驱动伺服系统,提出了一种将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)和干扰观测器(DOB)相结合的鲁棒跟踪控制策略,以提高系统的跟踪性能和鲁棒性能。ZPETC作为前馈跟踪控制器,保证了快速性,使系统实现准确跟踪;基于DOB的鲁棒反馈控制器补偿了外部扰动、未建模动态、系统参数变化和机械非线性等,保证了系统的强鲁棒性。仿真结果表明,所提出的控制方案在保证系统实现完好跟踪的同时,又具有较强的鲁棒性,从而改善了数控机床进给系统的定位精度,进而提高了轮廓加工精度。
- 赵希梅郭庆鼎
- 关键词：永磁直线同步电机干扰观测器补偿控制
- 基于内嵌式SMA电机的多指手驱动控制系统被引量：6
- 2007年
- 提出了嵌入式方法,室温时将多根形状记忆合金丝嵌入液态橡胶中固化成弹性棒,由此构成内嵌式形状记忆合金电机.以结构小巧紧凑、功能完备稳定的人手为模型与目标,直接将内嵌式形状记忆合金电机作为指节,构造多指拟人机械手.阐述了记忆合金机械手的驱动控制系统的构成与实现.对DSP最小系统、加热模块、检测模块进行了设计.进行了软件系统的规划和实现,构建了完整的记忆合金机械手驱动控制系统.对单机阶跃响应以及多机协调运行等内容进行了实验研究.实验表明,单指节响应上升时间约为0.55 s,机械手基本能够按预定轨迹运行.
- 杨凯贺晋华辜承林
- 关键词：机械手驱动控制系统
- 考虑次迟滞环的内嵌式SMA电机非线性模型被引量：1
- 2006年
- 引入量化指标———马氏体份数来描述形状记忆合金的相变程度.基于马氏体份数,构建了可充分定义主、次级迟滞环的非线性分析模型.该模型采用两个指数方程分别计算加热和冷却条件下SMA的马氏体份数,由连续、共初始与共极限约束实时调整指数方程的相应参数,得到SMA相变时的马氏体份数.由内嵌式SMA电机曲率与SMA马氏体份数的线性变化规律,得到内嵌式SMA电机的弯曲曲率.PI控制的阶跃响应的仿真与实验结果验证了模型的有效性和准确性.
- 杨凯辜承林
- 关键词：内嵌式SMA电机次级迟滞环
- 全集成空间弯曲形状记忆合金电机研究与应用被引量：1
- 2007年
- 提出了全集成空间弯曲形状记忆合金电机新结构,将经过记忆处理的三根SMA丝在室温时嵌入液态硅橡胶中固化,同时集成位置传感元件与连接导线,使棒体在SMA通电升温后产生的空间弯曲变形能在断电后自如恢复,由此构成紧凑型机电一体化双程可逆致动元件。在详细阐述电机运行原理基础上,设计了基于六片应变片的曲率传感器,实现精密位置控制。进行内嵌单根SMA丝弹性棒的受力分析后,推导了形变分析数值计算方程。同时,运用叠加原理得出了近似算法并与数值计算方法进行对比研究。最后,将ESSMAA直接用作拟人手拇指主动指节,结合平面弯曲SMA电机,构建了三指六指节机械手样机,单机与多机实验验证了ESSMAA及机械手的良好运行控制品质。
- 杨凯辜承林
- 压电驱动器研究与应用中的若干新进展被引量：15
- 2007年
- 作为新型功能材料驱动器家族中的重要成员,压电陶瓷在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。由压电陶瓷构成的精度高、控制方便、能耗低的驱动器,在精密伺服控制系统中具有独特的技术优势。详细阐明了压电驱动器的独特优点,概述了其结构类型与应用分类。在此基础上,综述了该驱动器研究与应用中的若干热点以及未来的发展趋势。
- 杨凯张德林辜承林
- 关键词：压电驱动器精密控制超声波电机
