升降车出租， 番禺升降车租赁， 番禺升降车出租   升降车座椅阀控充气系统SMA驱动机理分析

    近年来随着工业化水平不断提高，升降车技术逐渐向智能化、电气化、数字化等方向发展。乘员在满足基本出行需求的同时，对升降车智能化程度要求日益增高，车辆内部可活动部件数量迅速增加。随着车身智能化的发展，为预防驾驶员疲劳、提高座椅舒适性，升降车座椅被赋予按摩、通风功能。由于轻量化的需要，这些功能通过气袋与阀控系统相结合来实现，传统的阀控系统多采用电机或电磁驱动，其高噪声、低能量密度、低电磁兼容等特性与未来升降车发展趋势相悖。形状记忆合金（Shape Memory Alloy, SMA）作为一种典型的智能材料，具有体积小、重量轻、结构简单可靠等特性，集传感、驱动及健康监测等功能于一体，为阀控系统的设计提供一种新的解决方案。 SMA由于其独特的形状记忆效应（SME）与超弹性（SE），在形变后通过对合金施加热激励发生微观马氏体相向奥氏体相的转变，宏观表现为恢复合金形变前形状，此过程中产生较大驱动位移与驱动力。利用形状记忆合金作为驱动元件应用于升降车工业领域，可有效避免传统电机、电磁驱动体积大、集成度低、高噪声、电磁兼容性差等缺点，有效提高升降车部件智能化、轻量化水平。 

   本文在对丝式SMA材料进行详细理论分析、仿真和实验研究的基础上，利用SMA丝作为驱动元件，设计一种基于丝式SMA驱动的升降车座椅充气系统开关阀装置，对SMA开关阀进行结构优化、仿真分析与实验研究，并根据升降车座椅按摩系统实际工况对开关阀样机进行控制方法研究，主要内容包括： 

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    首先基于形状记忆合金材料的形状记忆效应、超弹性特性以及材料本构模型建立驱动元件有限元模型，利用Lagoudas形状记忆合金统一本构模型子程序在ABAQUS软件中对SMA丝进行有限元仿真，获得不同拉伸幅值时马氏体相与奥氏体相SMA丝力-位移曲线。对SMA丝进行力学特性实验，获得合金丝在不同拉伸速率和拉伸幅值条件下驱动特性规律，并与SMA丝有限元仿真结果相对比，验证仿真准确性，为后续阀芯驱动行程计算提供理论基础。  

     然后对开关阀驱动机构进行研究。首先进行柔性铰链种类分析与力学模型研究，利用有限元分析单轴圆弧型柔性铰链与单轴倒圆角直梁型柔性铰链刚度随铰链参数变化的影响规律，利用MATLAB求解铰链力学模型中刚度数值解与有限元仿真作对比分析，验证影响规律准确性，以此为依据选择柔性铰链参数优先解。之后进行SMA开关阀结构设计，并利用柔性铰链对结构运动副进行优化。最后基于SMA丝有限元仿真获得的应力应变曲线参数推导开关阀结构中SMA丝力学模型，获得阀门理论驱动角度公式，为开关阀性能研究提供理论基础。 

     最后试制开关阀样机，搭建实验平台进行样机性能实验研究，得到在不同电流与负载作用时样机驱动特性影响规律。实验验证所设计阀门驱动可行性，结果表明阀门响应速度随回路电流的增加而增加，阀门工作时旋转角度随负载增加而增加，并利用不同负载作用时开关阀性能实验与所推导开关阀结构SMA丝力学模型的数值解相对比，验证理论模型准确性。随后根据升降车座椅充气系统实际工况，对SMA开关阀进行驱动角度控制研究，基于LABVIEW软件搭建PID控制程序与控制实验平台，利用直线状SMA丝对控制器进行参数整定，利用经参数整定的控制器对直线状SMA丝定点目标、阶跃目标、正弦目标位移进行跟踪。实验结果表明，经过参数整定的PID控制器对定点目标、阶跃目标位移在3.25mm及以上时跟踪效果良好，而对实时变化的正弦目标位移跟踪效果较差。利用经验证的PID控制器对开关阀SMA丝进行控制验证，实验结果表明，开关阀SMA丝在跟踪3.25mm以上目标位移时响应误差均在10%以内，控制效果稳定。

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