Estrategia Asimétrica de Reset Control para Aleaciones con Memoria de Forma

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17979/ja-cea.2026.47.13727

Palabras clave:

Sistemas de control de movimiento, Estructuras inteligentes, Estabilidad de sistemas híbridos

Resumen

Los actuadores de Shape Memory Alloy (SMA) son una alternativa a los motores convencionales en robótica por su elevada relación fuerza-peso, tamaño compacto y funcionamiento silencioso. Sin embargo, su funcionamiento térmico plantea retos de control. La activación puede controlarse mediante calentamiento eléctrico, pero la recuperación depende del enfriamiento pasivo. Esto genera un comportamiento asimétrico que limita la frecuencia de operación y degrada el seguimiento de trayectorias cíclicas. Los enfoques actuales abordan principalmente no linealidades como histéresis e incertidumbre paramétrica, mientras que los errores acumulados durante la recuperación reciben menor atención.

Este trabajo propone una estrategia asimétrica de reset control para mitigar la acumulación integral asociada a la recuperación del actuador. Se introducen acciones de reset parcial sobre el término integral de un PID. La dinámica en bucle cerrado se deriva mediante un modelo fenomenológico y se analiza mediante Lyapunov. La validación experimental demuestra una mejora del seguimiento durante calentamiento y una menor demanda de control, manteniendo un rendimiento global comparable.

Referencias

Al Janaideh, M., Al Saaideh, M., Tan, X., April 2023. The prandtl-ishlinskii hysteresis model: Fundamentals of the model and its inverse compensator [lecture notes]. IEEE Control Systems 43 (2), 66–84. URL: https://doi.org/10.1109/MCS.2023.3234381 DOI: 10.1109/mcs.2023.3234381

Banos, A., Barreiro, A., 2012. Reset Control Systems. Springer London. URL: https://doi.org/10.1007/978-1-4471-2250-0 DOI: 10.1007/978-1-4471-2250-0

Copaci, D.-S., Blanco, D., Martin-Clemente, A., Moreno, L., January 2020. Flexible shape memory alloy actuators for soft robotics: Modelling and control. International Journal of Advanced Robotic Systems 17 (1). URL: https://doi.org/10.1177/1729881419886747 DOI: 10.1177/1729881419886747

Costanza, G., Tata, M. E., April 2020. Shape memory alloys for aerospace, recent developments, and new applications: A short review. Materials 13 (8), 1856. URL: https://doi.org/10.3390/ma13081856 DOI: 10.3390/ma13081856

Jadhav, M. R., Singh, S., John, P., Bhargaw, H. N., Rajak, D. K., March 2025. Advancements and recent trends in shape memory alloy actuators: position control and emerging applications. International Journal of Dynamics and Control 13 (3). URL: https://doi.org/10.1007/s40435-025-01615-8 DOI: 10.1007/s40435-025-01615-8

Karbasizadeh, N., HosseinNia, S. H., September 2022. Continuous reset element: Transient and steady-state analysis for precision motion systems. Control Engineering Practice 126, 105232. URL: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2022.105232 DOI: 10.1016/j.conengprac.2022.105232

Mandolino, M. A., Scholtes, D., Ferrante, F., Rizzello, G., October 2023. A physics-based hybrid dynamical model of hysteresis in polycrystalline shape memory alloy wire transducers. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 28 (5), 2529–2540. URL: https://doi.org/10.1109/TMECH.2023.3253250 DOI: 10.1109/tmech.2023.3253250

MouserElectronics, 2026. Nse-5310-assu ams osram — mouser spain. https://www.mouser.es/ProductDetail/ams-OSRAM/NSE-5310-ASSU?qs=jMXWnm70%252BC%252B0DhXBWRQPUA%3D%3D, accessed: 21 January 2026.

NexmetalCorp, 2026. Nitinol linear actuator (2 way) shape memory alloy wire – nexmetal corporation. https://nexmetal.com/products/nitinol-linear-actuator?variant=39514873987114, accessed: 25 May 2026.

Patterson, Z. J., Sabelhaus, A. P., Majidi, C., April 2022. Robust control of a multi-axis shape memory alloy-driven soft manipulator. IEEE Robotics and Automation Letters 7 (2), 2210–2217. URL: https://doi.org/10.1109/LRA.2022.3143256 DOI: 10.1109/lra.2022.3143256

Shi, E., Zhong, X., Wang, T., Li, X., Bu, C., Zhao, X., January 2024. Adaptive control for shape memory alloy actuated systems with applications to human-robot interaction. Frontiers in Neuroscience 18. URL: https://doi.org/10.3389/fnins.2024.1337580 DOI: 10.3389/fnins.2024.1337580

Utter, B., October 2019. Enhancing the actuation frequency of shape memory alloy wire by vibration-enhanced cooling. Journal of Intelligent Material Systems and Structures 30 (20), 3177–3189. URL: https://doi.org/10.1177/1045389X19880015 DOI: 10.1177/1045389x19880015

Zhang, X., HosseinNia, S. H., November 2025. Enhancing reset control pase with lead shaping filters: Applications to precision motion systems. Control Engineering Practice 164, 106482. URL: https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2025.106482 DOI: 10.1016/j.conengprac.2025.106482

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Publicado

01-09-2026

Número

Sección

Robótica