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高壓放大器在介電彈性體驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試中的應(yīng)用

更新時(shí)間:2026-01-19      瀏覽次數(shù):97

  實(shí)驗(yàn)名稱:介電彈性體驅(qū)動(dòng)器性能測(cè)試

  研究方向:為了減輕介電彈性體驅(qū)動(dòng)器中的蝶形遲滯特性與蠕變特性,本文提出了一個(gè)新型針對(duì)帶有蠕變特性的蝶形遲滯隱逆補(bǔ)償輸出反饋控制算法。隱逆補(bǔ)償算法是一種在線去耦機(jī)制,從帶有遲滯和蠕變的臨時(shí)控制信號(hào)中獲取近似的實(shí)際控制信號(hào)。首先,針對(duì)介電彈性體驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建了一個(gè)帶有蠕變的蝶形遲滯特性模型。最后,通過應(yīng)用初始化技術(shù)在自適應(yīng)定律和虛擬控制信號(hào)中設(shè)置初始值,實(shí)現(xiàn)了跟蹤誤差L有界。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明了所提出的控制方案有效。

  實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>對(duì)介電彈性體驅(qū)動(dòng)器的性能進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試驅(qū)動(dòng)器能否在高壓下達(dá)到理想的效果,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做論證和鋪墊。

  測(cè)試設(shè)備:介電彈性體薄膜、激光測(cè)距傳感器、傳感器控制器、高壓放大器、電腦等。

  實(shí)驗(yàn)過程:基于所制備的介電彈性體驅(qū)動(dòng)器,使用激光位移傳感器、高壓放大器、多功能輸入輸出采集卡等設(shè)備,完成搭建了下圖所示的介電彈性體測(cè)試平臺(tái)。 

介電彈性體測(cè)試平臺(tái)

圖:介電彈性體測(cè)試平臺(tái)

  介電彈性體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)容如下:介電彈性體膜被雙軸4倍預(yù)拉伸并固定在聚甲基丙烯酸甲酷圓形框架上。碳導(dǎo)電油脂印在介電彈性體膜的兩側(cè),內(nèi)徑40毫米,外徑60毫米。然后將PMMA負(fù)載放置在介電彈性體膜的中心,在該中心沒有刷碳導(dǎo)電油脂。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置包括:環(huán)形介電彈性體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),安裝用于測(cè)量負(fù)載位移的激光位移傳感器,連接到激光傳感器以接收的傳感器監(jiān)視器(LK-G5001P,Keyence)測(cè)量數(shù)據(jù)。高壓放大器將驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)放大1000倍,以及一個(gè)多功能輸入和輸出設(shè)備,用于傳輸和記錄輸入和輸出數(shù)據(jù)。

  實(shí)驗(yàn)結(jié)果:經(jīng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn),當(dāng)正弦驅(qū)動(dòng)電壓幅值高于3kV時(shí),介電彈性體驅(qū)動(dòng)器形變量比較大,如圖2-3至圖2-5分別展現(xiàn)了在3.5kV,4.0kV和4.5kV的正弦電壓驅(qū)動(dòng)的介電彈性體的形變量比較。通過激光位移傳感器的測(cè)量,介電彈性體驅(qū)動(dòng)器最大電致形變量已經(jīng)超過900%。

3.5kV交流信號(hào)下的蝶形遲滯特性
4kV交流信號(hào)下的蝶形遲滯特性

  測(cè)試結(jié)果如圖2-3所示。圖2-3(a)為正弦驅(qū)動(dòng)電壓為3.5kV,1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動(dòng)器輸出位移實(shí)驗(yàn)結(jié)果,圖2.3(b)為介電彈性體在該輸入信號(hào)條件下的輸入輸出響應(yīng)。由此,可以看出,介電彈性體在正弦驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)下,體現(xiàn)出了與傳統(tǒng)剛性智能材料驅(qū)動(dòng)器中的單回路遲滯現(xiàn)象不同的雙回路遲滯現(xiàn)象。圖2-4(a)、圖2-5(a)為正弦驅(qū)動(dòng)電壓為4.0kV,IHz和4.5kV,1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動(dòng)器輸出位移實(shí)驗(yàn)結(jié)果,圖2-4(b)和圖2-5(b)為介電彈性體在該輸入信號(hào)條件下的輸入輸出響應(yīng)。由此,可以很明顯地看出,介電彈性體驅(qū)動(dòng)器的蝶形遲滯現(xiàn)象在不同幅值驅(qū)動(dòng)電壓下呈現(xiàn)出了非線性變化。

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ATA-7050高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

圖:ATA-7050高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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