3D-IPMCs制備及其致動(dòng)器自適應(yīng)逆控制研究.pdf

1、3D-IPMCs(較厚的IPMC)是一種同時(shí)具有致動(dòng)和感知性能的新型智能材料，它在較低驅(qū)動(dòng)電壓下可產(chǎn)生較大的位移且給它輸入機(jī)械位移時(shí)能產(chǎn)生微弱電壓，同時(shí)，它具有質(zhì)量輕、柔性好和可以任意切割形狀和大小等優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)3D-IPMCs的研究在微力控制、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有重大的意義。
　　本文首先介紹了熱壓法制備3D-IPMCs的制各工藝，然后對(duì)制備得到的3D-IPMCs進(jìn)行了致動(dòng)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示通過(guò)熱壓法得到的3D-IPMCs致動(dòng)器

2、的輸出力和在空氣中的工作時(shí)間都得到了提高，達(dá)到了預(yù)期制備的目的。其次，對(duì)3D-IPMCs致動(dòng)器進(jìn)行了建模，分別建立了3D-IPMCs的線(xiàn)性傳遞函數(shù)模型和非線(xiàn)性磁滯與蠕變模型，并通過(guò)將磁滯蠕變模型疊加得到更為精確的3D-IPMCs致動(dòng)器模型，為后期控制仿真奠定理論基礎(chǔ)。然后，搭建了基于MATLAB xPC半實(shí)物仿真控制系統(tǒng)，先后實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)機(jī)U盤(pán)啟動(dòng)盤(pán)的制作、宿主機(jī)與目標(biāo)機(jī)的以太網(wǎng)連接、目標(biāo)機(jī)與外部設(shè)備的連接、建立Simulink仿真模型、

3、進(jìn)行模型參數(shù)設(shè)置、生成實(shí)時(shí)控制模型和對(duì)目標(biāo)對(duì)象的控制。該系統(tǒng)搭建的實(shí)現(xiàn)節(jié)省了由模型到實(shí)現(xiàn)控制的基礎(chǔ)模塊搭建時(shí)間，使科研人員有更多時(shí)間投入到控制算法的研究中。最后，分別針對(duì)3D-IPMCs致動(dòng)器設(shè)計(jì)了PID控制器和自適應(yīng)逆控制器，并對(duì)它們分別作了仿真模型的搭建并得到仿真結(jié)果，然后利用CMEXS函數(shù)編寫(xiě)了自適應(yīng)逆控制中的辨識(shí)算法、逆模型計(jì)算算法和蠕變模型計(jì)算算法，為基于xPC控制系統(tǒng)的3D-IPMCs致動(dòng)器控制實(shí)驗(yàn)做了準(zhǔn)備，分別建立PID控