功能材料器件的逆迟滞补偿方法、装置、设备及介质

本公开涉及功能材料器件，尤其涉及一种功能材料器件的逆迟滞补偿方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在工程和技术领域中，功能材料器件有着广泛的应用，包括但不限于工业自动化、航空航天、汽车工业、机器人技术等领域。功能材料器件是利用智能材料的特性来产生机械运动，如形状记忆合金、压电材料等，在一些特定的应用中展现出了独特的优势。然而，因功能材料所具有迟滞非线性特性，成为制约其广泛应用的关键因素之一。

2、针对功能材料，目前研究人员提出了各种各样的迟滞补偿方法，但几乎所有方法都是基于软件模型而发展的。各类软件系统虽然功能愈发强大，相应的功耗也随之增大，难以适应双碳时代的低功耗要求。

技术实现思路

1、本公开提供一种功能材料器件的逆迟滞补偿方法、装置、设备及介质，旨在通过建立硬件电路来消除功能材料器件本身迟滞非线性的影响。

2、本公开的技术方案如下：

3、第一方面，本公开实施例提供一种功能材料器件的逆迟滞补偿方法，包括：

4、根据正弦响应所绘制功能材料器件的迟滞特性的bode图，将迟滞特性等效为传递函数；

5、根据传递函数，确定材料器件迟滞特性的直接逆传函数；

6、对直接逆传函数进行处理，使得功能材料器件迟滞特性的直接逆传递函数形成双 n阶滤波电路；

7、基于双 n阶滤波电路和直接逆传函数，确定功能材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数；

8、基于功能材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数，对材料器件的迟滞特性进行逆迟滞补偿。

9、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，功能材料器件的迟滞特性根据正弦响应所绘制bode图可等效为如下传递函数：

10、；

11、其中， g( s) 表示功能材料器件迟滞特性的等传递函数； a i( i= 1, 2, …, n) 及 b j( j= 1, 2, …, m) 分别为等价传递函数的分母和分子系数， n和 m分别为分母和分子的最高阶次数，且有 n> m； s表示拉普拉斯变量。

12、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，材料器件迟滞特性的直接逆传函数表示为：

13、；

14、其中， g−1( s)表示功能材料器件迟滞特性的直接逆传递函数； a i( i= 1, 2, …, n)及 b j( j= 1, 2, …, m) 分别为直接逆传递函数的分子和分母系数， n和 m分别为分子和分母的最高阶次数， n> m； s表示拉普拉斯变量。

15、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，对直接逆传函数进行处理，使得功能材料器件迟滞特性的直接逆传递函数形成双 n阶滤波电路的步骤中，

16、功能材料器件迟滞特性传递函数的直接逆传递函数不满足因果关系，通过增加 p个一阶滤波电路和 q个二阶滤波电路 (满足 p+ q= n– m)，使得功能材料器件迟滞特性传递函数直接逆传递函数形成双 n阶滤波电路。

17、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，增加 p个一阶滤波电路和 q个二阶滤波电路中，

18、第 r个一阶滤波电路的等价传递函数 h r为：

19、；

20、第 t个二阶滤波电路的等价传递函数 h t为：

21、；

22、其中，1 ≤ r≤ q， q≤ t≤ p+ q， a i( i= q, q+1, … , p+ q)、 b j、 c j( j= 1, 2, … , p+ q)分别为一阶和二阶滤波电路的传递函数系数。

23、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，功能材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数为：

24、；

25、其中，为材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数；表示所述 p个一阶滤波电路等价传递函数之积；表示所述 q个二阶滤波电路等价传递函数之积； h( s)表示所有 p+q个滤波电路的等价传递函数，有。

26、在一种可能实施的方式中，本发明实施例提供的方法中，功能材料器件迟滞特性的可行逆传递函数为双 n阶传递函数，若 n为偶数时，等价为 n/ 2 个双二阶运算放大器滤波电路的串联；若 n为奇数时，等价为 1个双一阶运算放大器滤波电路与 ( n- 1) / 2 个双二阶运算放大器滤波电路的串联。

27、第二方面，本公开实施例还提供一种功能材料器件的逆迟滞补偿装置，包括：

28、传递函数计算模块，用于根据正弦响应所绘制功能材料器件的迟滞特性的bode图，将迟滞特性等效为传递函数；

29、直接逆传函数确定模块，用于根据传递函数，确定材料器件迟滞特性的直接逆传函数；

30、直接逆传函数处理模块，用于对直接逆传函数进行处理，使得功能材料器件迟滞特性的直接逆传递函数形成双 n阶滤波电路；

31、可行逆传递函数确定模块，用于基于双 n阶滤波电路和直接逆传函数，确定功能材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数；

32、逆迟滞补偿模块，用于基于功能材料器件迟滞特性传递函数的可行逆传递函数，对材料器件的迟滞特性进行逆迟滞补偿。

33、第三方面，本公开实施例还提供一种电子设备，包括：

34、处理器；

35、用于存储处理器可执行指令的存储器;

36、其中，处理器被配置为执行指令，以实现第一方面的方法。

37、第四方面，本公开实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现第一方面的方法。

38、第五方面，本公开实施例还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，计算机程序/指令被处理器执行时实现第一方面的方法。

39、本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

40、在本公开的实施例中，通过将功能材料器件迟滞特性的动态特性等价于双一阶和双二阶运算放大器滤波电路所构成串联电路，可实现一定频带内的迟滞特性硬件补偿；由于双一阶和双二阶运算放大器滤波电路均由运算放大器构成，通过选用通用型集成运算放大器芯片，可获得极好的低功耗性。通过本发明，能够通过建立硬件电路来消除功能材料器件本身迟滞非线性的影响。

41、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。