形状记忆合金驱动导管机器人的动力学仿真研究

研究了由骨架弹簧和形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧组成的柔性导管机器人的动态特性。基于导管力学模型、SMA的本构和传热方程,系统地提出了一套完整的建模方法。由于SMA具有滞回和饱和等强非线性属性,传统的比例积分微分(PID)控制方法用于导管机器人中很难获得精确的控制效果,因此针对性地设计了参数自整定模糊PID控制器。仿真结果验证了模型的正确性,并显示出模糊PID对这种结构具有良好的控制效果。这种建模和控制方法,为单个SMA弹簧驱动导管机器人的实际应用和多驱动器的导管机器人的控制研究奠定了基础。

两自由度导管机器人的动力学仿真研究

对三形状记忆合金(SMA)螺旋弹簧驱动的导管机器人的动态特性进行了研究。首先基于综合力学方程、SMA的本构方程和传热方程建立了动力学模型,然后针对双输入双输出(TITO)系统的2个自由度间存在强耦合和因SMA的高度非线性使得难以采用解耦实现对相邻SMA驱动器控制的现象,设计了具有混合结构的模糊控制器。它用传统的模糊控制器控制系统的2个自由度,同时用耦合模糊控制器补偿2个自由度之间的耦合作用。仿真结果表明,所推导的动力学模型能够正确描述这种结构的特性,并且混合模糊控制器具有良好的控制效果。