离子型金属聚合物复合材料的分数阶建模及二阶滑模控制

发布时间：2020-12-10 02:32

　　离子型金属聚合物复合材料(ionic polymer metal composites,IPMC)是一种具有广阔应用前景的电驱动智能复合材料,但是它具有强非线性,尤其是磁滞特性,严重影响了控制精度。分数阶控制系统的提出,不仅涵盖了传统的整数阶系统,还对其进行了补充,大大增加了控制理论的鲁棒性和易模拟性。为了准确建立IPMC模型,首先通过实验数据和人工蜂群算法对整数阶模型进行参数寻优,再将其转化成拟合度更高的分数阶模型。针对该分数阶模型,提出并介绍了基于分数阶的二阶滑模控制器的理论内容,并从仿真与实验两个方面分别与分数阶PI~λD~μ控制器作对比,结果表明了所提出控制方法的控制效果更好。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020年07期 第2778-2785页 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

IPMC致动器结构图

实验平台如图2所示,使用LABVIEW搭建了上位机部分并通过RS485与控制器进行串口通信,可以实现IPMC性能测试和输出位移控制两种功能。本实验平台的硬件主要包括控制器芯片、电源模块、可调电压输出模块、数据转换传输模块、激光位移传感器等。

使用该实验平台,对IPMC薄膜施加一个电压为2 V,频率为10/2π Hz的正弦电压,可得其尖端位移的曲线如图3所示。并且可以得到在该正弦电压下的输入输出关系图如图4所示,可以清楚地看出IPMC具有的磁滞特性。

【参考文献】：
期刊论文
[1]离子聚合物-金属复合材料分数阶模型的建立与控制[J]. 陈岚峰,程立英.  科学技术与工程. 2014(21)
[2]分数阶微积分在图像处理中的研究综述[J]. 黄果,许黎,蒲亦非.  计算机应用研究. 2012(02)
[3]离子聚合物-金属复合物发展综述[J]. 彭瀚旻,杨淋,李华峰,赵淳生.  微特电机. 2008(02)

博士论文
[1]压电智能材料IPMC的建模与控制研究[D]. 陈震.东北大学 2013



本文编号：2907925