2023年第7期48计算机应用信息技术与信息化MSMA自感知执行器数学模型与控制算法研究鲁军1李万义1张源鑫1刘金宝1LUJunLIWanyiZHANGYuanxinLIUJinbao摘要磁控形状记忆合金（magnetronshapememoryalloy,MSMA）控形状记忆合金自感知执行器是以其可逆特性为基础的功能集成器件，可实现自检与自控的功能。本文对自感知执行器的数学模型进行推导，并研究周期性振动作用下的消振控制算法。利用等效磁路法并借鉴现有研究成果，从气隙处以及永磁体处对MSMA自感知执行器总磁阻进行推导，为数学模型的建立奠定理论基础。利用前馈控制在被控对象未发生改变前就发生作用及位置反馈控制高稳定性、高鲁棒性的特点，提出前馈-位置反馈控制算法。通过改变激振力幅值与频率验证应用前馈-位置反馈控制算法后系统消振的有效性。研究结果表明：外部振动的幅值与位移均大幅衰减，实现了振动的主动控制。关键词MSMA；自感知执行器；数学模型；前馈-位置反馈doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2023.07.0121.沈阳理工大学自动化与电气工程学院辽宁沈阳1101590引言从生物医疗工程到航天机器人的不同领域，随着对微型化、便携化且位移小、快速响应以及精确运动的机电设备的需求不断增加，智能材料的使用越来越广泛[1-2]。磁控形状记忆合金由于其优良的性能，在高新技术应用方面引起了越来越多研究者的兴趣[3]。迄今为止，这种合金的最高可逆应变高达12%[4-5]。当前，在自感知执行器中应用最多的材料是压电陶瓷材料。然而，压电陶瓷固有的脆性、疲劳、去极化以及行程小等问题限制了自感知执行器应用的范围[6-9]。作为一种新型智能材料，MSMA因其优良的特性被认为是一种理想的应用于自感知执行器的智能材料[10]。由于目前MSMA自感知执行器的研究材料匮乏甚至在消振领域的应用研究更少，所以对其数学模型的推导以及消振控制算法的研究对未来科学有很高的研究价值。本文对自感知执行器传感与执行机理进行分析并建立电压-位移数学模型；对数学模型中的等效磁阻关系式进行推导，增加模型准确性；提出前馈-位置反馈控制算法，实现MSMA自感知执行器的消振。1MSMA自感知执行器数学模型利用等效磁路分析法以及现有文献研究成果，本文对MSMA自感知执行器的等效磁阻进行推导，磁阻计算的准确度高可使MSMA自感知执行器的数学模型更加准确，便于自感知执行器对外部振动进行抑制。使用等效磁路的形式来模拟电磁问题需要几个条件。如系统的尺寸和工作频率必须都很小，以便可以忽略麦克斯韦定律中的位...
