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申请/专利权人：西安航空学院

摘要：本发明公开了一种基于SMA智能材料的飞机除冰系统，涉及飞机除冰技术领域，包括：驱动控制系统，设计SMA自感知式闭环控制系统方案，实现可靠、高效、简约的SMA驱动控制；蒙皮结构，设计新的嵌入式SMA除冰蒙皮结构，并给出该结构的理论分；除冰算法及效果，设计自适应除冰快速重构算法，达到提升重构算法性能和提高控制准确性的目标,所述SMA自感知式闭环控制系统包括电阻‑温度‑形变建模、多脉冲驱动‑反馈方案设计、闭环控制算法设计。本发明通过在设置SMA自感知式闭环控制技术的基础上，开展基于嵌入式SMA除冰蒙皮结构和SMA驱动控制技术的SMA除冰技术研究，以达到提高飞机除冰系统的效率，降低功耗，同时又减小了除冰系统尺寸和重量，适宜广泛推广使用。

主权项：1.一种基于SMA智能材料的飞机除冰系统，其特征在于；包括：驱动控制系统，设计SMA自感知式闭环控制系统模型方案，实现可靠、高效、简约的SMA驱动控制；蒙皮结构，设计新的嵌入式SMA除冰蒙皮结构，并给出该结构的理论分析；除冰算法模块，设计自适应除冰快速重构算法模块，达到提升重构算法性能和提高控制准确性的目标；所述SMA自感知式闭环控制系统模型包括电阻-温度-形变模型、多脉冲驱动-反馈方案模型、闭环控制算法模型；所述多脉冲驱动-反馈方案模型包括脉冲宽度调制子模型，脉冲宽度调制是一种常用的驱动方式，通过将有效的电信号分散成离散形式从而来降低电信号所传递的平均功率，根据面积等效法则，通过对改变脉冲的时间宽度，来等效的获得所需要合成的相应幅值和频率的波形，利用PWM技术对SMA材料进行电加热致动，同时针对SMA材料自感知特点，为避免干扰在加热PWM波形的脉冲间隙插入微小脉冲作为SMA材料电阻测量的激励信号，该微小脉冲宽度固定且脉宽极窄以至于不会对SMA材料起到加热致动效果；所述蒙皮结构采用嵌入式SMA除冰蒙皮结构，将SMA致动器嵌入机翼蒙皮前缘后端的空腔内，在飞机机翼的刚性结构上安装SMA致动器的支撑，用于固定SMA致动器的后端，SMA致动器前端与铆接于蒙皮表面的结构相连接，有除冰需求时，控制器通过电缆驱动SMA致动器变形产生应力作用，蒙皮表面的附冰受力后破裂并在气动力作用下脱离蒙皮，采用的SMA驱动元件为预应变3％～5％、直径1mm的Ti-50.26％Ni合金丝，其应力变化范围为250～500MPa，该应力范围满足飞机除冰形变所需要求，对于应力触发点的布置方式与密度，应根据机翼整体结构与各部位应力形变尺度进行分析研究；所述自适应除冰快速重构算法模块包括应力触发点形变位置、脉冲，通过应力触发点的位置来控制应变力形变位置，通过控制驱动脉冲宽度控制应变力强度，所述自适应除冰快速重构算法模块中除冰效果预测是根据结构形变及振动的动力学特性，建立一套预测除冰的评价准则。

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