[发明专利]一种基于形状记忆合金丝的可调静子叶片控制方法

权利要求书

1.一种基于形状记忆合金丝的可调静子叶片控制方法，其特征在于，基于可调静子叶片控制系统实现；所述可调静子叶片控制系统包括控制器、磁编码器、静子叶片、T型塑料片和两形状记忆合金丝；静子叶片转轴与T型塑料片竖直侧同轴固定，T型塑料片位于静子叶片上；控制器连接电流源，电流源通过铜柱供电；一形状记忆合金丝固定于T型塑料片水平侧一端，绕转轴后连接一铜柱；另一形状记忆合金丝固定于T型塑料片水平侧另一端，绕转轴后连接另一铜柱；磁编码器分别连接静子叶片和控制器，用于测量静子叶片相对角度并传输至控制器；控制器根据静子叶片相对角度改变铜柱电流大小，从而驱动两形状记忆合金丝带动静子叶片转动。

2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金丝的可调静子叶片控制方法，其特征在于，所述可调静子叶片控制系统的具体操作步骤如下；

步骤1：对可调静子叶片控制系统进行硬件设计；所述可调静子叶片控制系统的硬件包括电源转换电路、静子叶片角度读取电路、下位机核心控制电路和以PWM作为输入信号的可控电流源；所述电源转换电路用于转换输入电路电压为工作电压；所述静子叶片角度读取电路用于连接磁编码器和控制器，所述磁编码器为旋转位置传感器；所述下位机核心控制电路用于连接控制器和电流源，控制器输出两个PWM信号，分别作为两个电流源的输入信号，转化生成平稳的电流信号，用于后续形状记忆合金丝的产热；所述以PWM作为输入信号的可控电流源直流电流大小随PWM信号占空比的增加而线性增加；

步骤2：对可调静子叶片控制系统进行软件设计；

步骤2.1：获得静子叶片相对角度值；磁编码器与控制器通过SPI方式进行通讯，控制器通过SPI接口从磁编码器读取得到与绝对角度值相关的数字量，将其转化为实际的绝对角度值；以静子叶片的中心位置作为参考，转化得到静子叶片实际的相对角度值；

步骤2.2：控制PWM输出信号的占空比：脉冲宽度调制控制PWM信号；使控制器内部的一个通用定时器工作于向上计数模式，CNT是该定时器当前计数值，CCRx是当前所使用的定时器的比较寄存器值，ARR是当前所使用的定时器的自动重载寄存器值；当CNT＜CCRx时，输出PWM信号的IO端口输出低电平0；当CNT≥CCRx时，输出PWM信号的IO端口输出高电平1；当CNT达到ARR值的时候，重新归零，然后重新向上计数，依次循环；通过改变CCRx的值，改变PWM输出信号的占空比；改变ARR的值，改变PWM输出信号的频率；

步骤2.3：利用PID控制使静子叶片趋近短期目标相对角度值；误差值e(k)由当前的短期目标相对角度值与当前的实际相对角度值作差得到，计算得到的控制量u(k)用于调节两个PWM信号的占空比大小；

根据位置式PID离散化计算公式；

其中，K_P是比例系数，K_I是积分系数，K_D是微分系数，e(k)是当前本次的误差值，e(k-1)是上一次的误差值，是从开始到当前的误差积分值，u(k)是控制量；

其中：K_D＝K_PT_D

其中：K_P是比例系数，T_I是积分时间常数，T_D是微分时间常数；

步骤2.4：引入短期目标相对角度值，通过PID算法不断调节，使实际相对角度值转变为短期目标相对角度值，短期目标相对角度值按照微小步长向最终的目标相对角度值靠拢，不断循环上述过程，使实际相对角度值转变为最终的目标相对角度值；短期目标相对角度值作为实际相对角度值和最终目标相对角度值这两者的中间量，当短期目标相对角度值小于最终目标相对角度值，短期目标相对角度值按照0.1°的步长增大，向最终目标相对角度值接近；当短期目标相对角度值大于最终目标相对角度值，短期目标相对角度值按照0.1°的步长减小，向最终目标相对角度值接近；

步骤3：设计上位机操纵台，用于实现可调静子叶片控制系统的人机交互功能。

3.根据权利要求1或2所述的基于形状记忆合金丝的可调静子叶片控制方法，其特征在于，所述形状记忆合金丝为镍钛形状记忆合金丝。