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MATLAB模糊PID代码- FingerControl:利用形状记忆合金执行器的康复机器人仿生手指操控

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简介:
本项目基于MATLAB开发了一种结合模糊控制与PID调节的算法,用于驱动形状记忆合金执行器,实现康复机器人仿生手指的精准操控。 该项目旨在设计一种仿生肌腱驱动的致动系统,用于康复机器人中的矫形手和假肢手应用。 该致动系统结合了顺应性肌腱电缆与单向形状记忆合金(SMA)线,这些元件形成了一组人造肌肉对,以实现人造手指关节的屈伸或外展-内收动作。 这种配置能够模拟人体中天然存在的肌肉-腱结构的关键生物学特性,例如围绕每个关节的适应性和双向拮抗肌运动。 参考文献包括: Gilardi G., Haslam E., Bundhoo V. 和 Park EJ, 2010年,“基于形状记忆合金的人造手指腱驱动致动系统的仿生设计(第二部分):建模与控制”。 Ko J., Martin B.J., Gilardi G., Haslam E. 和 Park EJ,2011年,“在人工手指中共同收缩拮抗形状记忆合金肌肉对的模糊PWM-PID控制”。 代码是在Matlab Simulink 8.3版(R2014a)上编写和测试过的。 运行Finger_Full_Model之前,请先执行Initialization.m文件。 模拟结束后,所有变量都会保存在工作区中。

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  • MATLABPID- FingerControl仿
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    本项目基于MATLAB开发了一种结合模糊控制与PID调节的算法,用于驱动形状记忆合金执行器,实现康复机器人仿生手指的精准操控。 该项目旨在设计一种仿生肌腱驱动的致动系统,用于康复机器人中的矫形手和假肢手应用。 该致动系统结合了顺应性肌腱电缆与单向形状记忆合金(SMA)线,这些元件形成了一组人造肌肉对,以实现人造手指关节的屈伸或外展-内收动作。 这种配置能够模拟人体中天然存在的肌肉-腱结构的关键生物学特性,例如围绕每个关节的适应性和双向拮抗肌运动。 参考文献包括: Gilardi G., Haslam E., Bundhoo V. 和 Park EJ, 2010年,“基于形状记忆合金的人造手指腱驱动致动系统的仿生设计(第二部分):建模与控制”。 Ko J., Martin B.J., Gilardi G., Haslam E. 和 Park EJ,2011年,“在人工手指中共同收缩拮抗形状记忆合金肌肉对的模糊PWM-PID控制”。 代码是在Matlab Simulink 8.3版(R2014a)上编写和测试过的。 运行Finger_Full_Model之前,请先执行Initialization.m文件。 模拟结束后,所有变量都会保存在工作区中。
  • M-Files.zip_MATLAB___本构型_
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    该资源为MATLAB环境下关于形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMA)本构模型的研究资料包,适用于从事SMA材料特性分析及相关工程应用的学者和工程师。 有限元计算在描述有限应变的情况下基于三维应变的形状记忆合金本构模型的数值实现提交给智能材料和结构期刊或会议。
  • SMA算例与UMAT.zip: UMAT在
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    本资源为研究者和工程师提供一系列基于SMA(形状记忆合金)特性的有限元分析案例及用户自定义材料子程序(UMAT)的实现,旨在深入探索UMAT在模拟SMA行为中的应用。 记忆合金三维本构模型及其Umat实现与算例验证,包括三种算法的探讨。
  • 迟滞型(2012年)
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    本文探讨了形状记忆合金在不同应力条件下的迟滞性能,并建立了相应的数学模型,以更准确地预测其行为。发表于2012年。 基于实验测试并结合Preisach理论研究了形状记忆合金(SMA)丝驱动器的迟滞建模。首先,通过设计一个平台来记录输入电压对SMA材料温升变化及其相变输出位移量的影响,获取了用于模型参数辨识的数据集。接着探讨了SMA丝在不同输入电压和温度下产生的形状记忆效应与宏观位移之间的迟滞性关系。最后利用Preisach理论推导出修正形式,并通过数值方法构建了描述SMA驱动器中温升变化与其输出位移间复杂相互作用的迟滞模型。
  • ABAQUS中UMAT子程序
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    本简介探讨了如何在工程仿真软件ABAQUS中编写用于模拟形状记忆合金行为的用户材料子程序(UMAT)。通过实例分析和编程技巧,深入讲解了该材料独特的力学性能建模方法,为研究与应用提供了理论和技术支持。 形状记忆合金(SMA)是一种特殊材料,在变形后能在特定条件下恢复原状,这种特性被称为形状记忆效应(SME),是其区别于其他材料的重要特点之一。在实际工程应用中,由于优异的性能,形状记忆合金被广泛应用于航空航天、医疗器械和自动化控制等领域。 然而,Abaqus有限元分析软件内置的标准材料本构模型仅能模拟超弹性特性,并不能有效模拟形状记忆效应。为了弥补这一不足,研究人员开发了UMAT子程序来扩展Abaqus的功能,使其能够更准确地模拟SMA的形状记忆效应。 UMAT子程序允许用户自定义材料的行为模式,在编写时需要考虑合金相变、晶体结构和热力学特性等复杂因素以确保精确模拟。具体到形状记忆合金,这涉及马氏体相变与奥氏体相变及其与温度、应力和应变之间的相互作用。 在设计UMAT子程序过程中,需综合处理这些相变对材料本构关系的影响,从而准确预测SMA在外力或温差条件下的行为。开发此类子程序通常需要深入的材料科学及计算力学知识,并且涉及复杂的数学建模与算法实现技术如弹塑性理论、相变动力学和热力学等。 编写完成后的UMAT子程序需通过实验数据验证其准确性和可靠性,以确保在实际工程问题中的有效性。SMA_UMAT子程序的开发应用对于推动形状记忆合金的应用具有重要意义,有助于优化设计、提高材料利用率,并促进新产品研发。随着计算技术的进步和新材料的发展,基于UMAT子程序的技术将在未来发挥更大作用。
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    本简介探讨了利用MATLAB软件工具对记忆电阻器(忆阻器)建模与仿真研究,旨在深入理解其工作原理和特性。 记忆电阻器(忆阻器)是继传统元件R、L 和 C之后的第四种基本无源非线性元件。忆阻器的概念由LO Chua在1971年提出,但直到最近才被HP实验室的研究人员重新发现并引起关注。预计其将在理论研究和纳米电子行业中产生重大影响。本段落是在Simulink/Matlab环境中对忆阻器进行模拟,并采用了Dmitri B. Strukov等人及自然杂志与Yogesh N. Joglekar等人的研究成果中的参数值构建模型。
  • 二自由度PID制Simulink仿真及作演示视频
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