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基于离子聚合物-金属复合材料的阵列式驱动器控制系统研究

更新时间：2020-04-14 03:41:03 大小：25M 上传用户：gsy幸运查看TA发布的资源 标签：驱动器控制系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

离子聚合物-金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composite，IPMC)是一种极具应用潜力的柔性智能材料，这种材料在低于10V的电压驱动下，可以产生较大的末端输出位移，在柔性机器人、航天航空、生物医疗等诸多领域都展现了丰富的应用前景。IPMC材料的主要缺点是有很严重的非线性特性。非线性特性的存在会影响材料在应用过程中的稳定性。因此对IPMC的建模及其控制显得至关重要。

  本文首先通过手工刻蚀法分别制备了两片和三片电极结构IPMC阵列式驱动器样片，然后分别对其进行了不同直流电压组合下的测试，研究了其变形特征。然后通过实验测量IPMC悬臂梁在直流电压下的响应，提出了针对IPMC松弛效应的控制策略，即模糊PID控制IPMC弯曲变形。以IPMC位移的误差及误差变化率作为模糊PID控制器的输入，PID控制器的参数增量作为模糊PID控制器的输出，实现了对PID控制器的参数自校正。利用Matlab/Simulink分别对模糊PID控制系统和常规PID控制系统进行仿真，仿真结果表明:模糊PID控制系统对比常规PID控制系统，响应时间领先1.3s，最大超调量相降低了74.5％，稳态误差降低了65.6％。并采用STC51单片机对模糊PID控制系统和常规PID控制系统进行了IPMC末端输出位移控制实验，实验结果表明:模糊PID控制系统对比常规PID控制系统，响应时间领先8s，最大超调量相降低了77％，稳态误差降低了49％。验证了模糊PID控制系统对IPMC末端输出位移的控制效果具有一定的优势。最后尝试IPMC自传感的方法对IPMC阵列式驱动器进行弯曲控制，即通过建立IPMC末端输出电压和IPMC弯曲曲率之间的关系，利用单片机采集IPMC自身末端输出电压作为反馈信号实现对IPMC阵列式驱动器的弯曲曲率控制，验证了该方法的可行性。

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