基于DSP的SMA直线驱动器控制系统的研究

摘要

随着科学技术的发展，在智能材料结构领域应用最广泛的驱动元件为形状记忆合金，因其大功重比、集驱动传动和传感于一身、变形大等优点，特别是在越来越重视空间、重量、成本和噪音等重要因素的今天，使得它在智能材料应用领域具有独特的应用前景。
　　目前，SMA驱动器通常采用位移和角度等外部传感器进行测量研究，虽然能够满足基础研究要求，但在实际工程应用中，因结构中存在外部传感器，占用空间较大，导致其应用受到一定的限制。本文针对形状记忆合金智能材料的传感和驱动性能，利用SMA丝在高温相变过程中能输出较大的驱动力，设计了差动式SMA双程直线驱动器控制机构；搭建了给SMA丝加热控制电路和使用恒流源电桥方法的电阻信号采集电路；同时结合分段控制和PID控制方法来完善控制效果。具体内容如下：
　　1.基础理论研究：研究形状记忆合金基本概念和特性，并进行了基本性能参数测试，获得SMA的准静态实验特性参数值，为下一步工作奠定基础；
　　2.针对SMA的驱动特性，设计了带有滚珠直线导轨结构的差动式SMA驱动器，并制作完成本文的智能材料直线驱动器，以及进行相应的驱动性能理论分析，为实验做好准备；
　　3.控制系统硬件电路的设计和实现，主要是包括DSP的ADC模块外围的反馈信号处理电路和EV模块外围的大电流驱动控制电路，使用ORCAD软件并制作PCB板电路实物图；
　　4.控制系统的软件设计，基于CCS3.3软件，用C语言编写和调试程序。本文采用分段控制和PID控制算法相结合，验证该驱动器和控制系统的可行性，可控性；
　　5.编写相应的控制界面，实现在线监测和控制。

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缩略词

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景

1.3 国内外进展和研究现状

1.4 本文主要工作

第二章 基本理论

2.1形状记忆合金的基本概念和特性

2.2 SMA驱动器工作机理

2.3 SMA驱动机构的介绍

2.4形状记忆合金本构关系模型

2.5形状记忆合金的触发方式

2.6本章小结

第三章 基本性能测试

3.1热处理方法

3.2性能测试

3.3本章小结

第四章 测控系统的硬件电路设计

4.1测控硬件系统构架的组成和工作原理

4.2加热控制电路

4.3反馈信号采集处理电路

4.4滤波处理电路

4.5 DSP嵌位保护电路

4.6位移传感器

4.7 DSP TMS320F2812

4.8本章小结

第五章 测控系统的软件设计

5.1测控系统软件设计

5.2 ADC校正程序

5.3控制方法的研究

5.4控制界面的设计

5.5本章小结

第六章 驱动器控制实验研究

6.1实验平台系统

6.2实验测试与分析

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

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