本文關(guān)鍵詞：彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器機(jī)電系統(tǒng)建模與逆�？刂�

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【摘要】：導(dǎo)電聚合物是一類極具潛力的新型材料,基于導(dǎo)電聚合物材料制備而成的驅(qū)動器具有低電壓驅(qū)動、體積變形大、生物適應(yīng)性、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、能在液體或空氣介質(zhì)中工作等特性,成為了仿生微操作系統(tǒng)、智能機(jī)械系統(tǒng)、仿生機(jī)器人等領(lǐng)域研究重點(diǎn)。但由于導(dǎo)電聚物驅(qū)動器驅(qū)動過程中電-化學(xué)-機(jī)械耦合機(jī)理復(fù)雜,驅(qū)動器材料存在遲滯、位置漂移等非線性特征影響了驅(qū)動器系統(tǒng)精確模型及有效控制方法的建立。本文以三層彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器為研究對象,對其制備、機(jī)電建模與控制方法進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,為該類型驅(qū)動器的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ),其主要研究內(nèi)容如下:(1)基于導(dǎo)電聚合物驅(qū)動響應(yīng)過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的逆氧化還原反應(yīng),從分子層面闡述驅(qū)動器電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)變,并對驅(qū)動器的驅(qū)動機(jī)理進(jìn)行分析研究。(2)通過驅(qū)動器材料制備實(shí)驗(yàn)分析PVDF膜離子注入與PPy電化學(xué)沉積參數(shù)對驅(qū)動器性能的影響,初步探討驅(qū)動器材料制備工藝及優(yōu)化方法。(3)基于電解質(zhì)溶液中導(dǎo)電聚合物薄膜彈性擴(kuò)散模型理論,對三層結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器進(jìn)行擴(kuò)展建模,獲得其等效電路(PPy/PVDF/PPy)圖。通過其電學(xué)與機(jī)電耦合模型,分析驅(qū)動器發(fā)生彎曲時曲率與輸入電壓之間關(guān)系,并在其基礎(chǔ)上線性簡化得到線性高階傳遞函數(shù)表達(dá)式。(4)通過對尺寸為10mm×2mm驅(qū)動器材料進(jìn)行頻率特性測試,利用頻率響應(yīng)辨識法對線性高階傳遞函數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識,分別獲得驅(qū)動器系統(tǒng)2、4、6階傳遞函數(shù),比較辨識模型與驅(qū)動器系統(tǒng)的實(shí)際位移輸出,分析各階次傳遞函數(shù)零極點(diǎn)分布情況。(5)采用N=4階傳遞函數(shù)G(s)的辨識所結(jié)果,計(jì)算G-1(s),分析驅(qū)動器系統(tǒng)的非線性特征,建立具有位置漂移補(bǔ)償?shù)尿?qū)動器直接逆模型控制方法,用Matlab/Simulink工具模塊搭建逆模型控制模型進(jìn)行仿真,并在驅(qū)動器位移測控實(shí)驗(yàn)平臺上對所提出的逆模型控制方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析。
【關(guān)鍵詞】：彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器 傳遞函數(shù) 機(jī)電系統(tǒng)模型 逆模型控制
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ317;TH-39
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景、目的與意義10-13
• 1.2 導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-22
• 第2章 驅(qū)動器結(jié)構(gòu)與位移測控系統(tǒng)22-32
• 2.1 驅(qū)動器結(jié)構(gòu)及其驅(qū)動機(jī)理22-25
• 2.2 驅(qū)動器的制備25-29
• 2.3 驅(qū)動器位移測控系統(tǒng)29-31
• 2.4 本章小節(jié)31-32
• 第3章 驅(qū)動器機(jī)電系統(tǒng)建模32-40
• 3.1 擴(kuò)散彈性模型32-35
• 3.2 三層結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物彈性擴(kuò)散模型擴(kuò)展35-36
• 3.3 導(dǎo)電聚合物驅(qū)動器機(jī)電耦合36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第4章 驅(qū)動器傳遞函數(shù)辨識40-50
• 4.1 系統(tǒng)頻率特性與辨識40-42
• 4.2 Levy辨識法42-44
• 4.3 頻率特性測試與參數(shù)辨識44-47
• 4.4 辨識結(jié)果驗(yàn)證與分析47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 驅(qū)動器逆模型控制50-62
• 5.1 逆模型控制原理50-51
• 5.2 驅(qū)動器逆模型的建立51-56
• 5.3 驅(qū)動器逆模型控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證56-60
• 5.4 本章小節(jié)60-62
• 第6章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 本文工作總結(jié)62-63
• 6.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 作者攻讀學(xué)位期間的科研成果70-71
• 致謝71

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