高壓放大器在介電彈性體驅(qū)動器性能測試中的應(yīng)用

　　實驗名稱：介電彈性體驅(qū)動器性能測試

　　研究方向：為了減輕介電彈性體驅(qū)動器中的蝶形遲滯特性與蠕變特性，本文提出了一個新型針對帶有蠕變特性的蝶形遲滯隱逆補償輸出反饋控制算法。隱逆補償算法是一種在線去耦機制，從帶有遲滯和蠕變的臨時控制信號中獲取近似的實際控制信號。首先，針對介電彈性體驅(qū)動器構(gòu)建了一個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中設(shè)置初始值，實現(xiàn)了跟蹤誤差L有界。實驗驗證結(jié)果表明了所提出的控制方案有效。

　　實驗?zāi)康模?/strong>對介電彈性體驅(qū)動器的性能進行測試，測試驅(qū)動器能否在高壓下達到理想的效果，為后續(xù)實驗做論證和鋪墊。

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

　　實驗過程：基于所制備的介電彈性體驅(qū)動器，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試平臺。 

圖：介電彈性體測試平臺

　　介電彈性體驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)容如下：介電彈性體膜被雙軸4倍預拉伸并固定在聚甲基丙烯酸甲酷圓形框架上。碳導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負載放置在介電彈性體膜的中心，在該中心沒有刷碳導電油脂。整個實驗裝置包括：環(huán)形介電彈性體驅(qū)動系統(tǒng)，安裝用于測量負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)測量數(shù)據(jù)。高壓放大器將驅(qū)動輸入信號放大1000倍，以及一個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)。

　　實驗結(jié)果：經(jīng)實際測試發(fā)現(xiàn)，當正弦驅(qū)動電壓幅值高于3kV時，介電彈性體驅(qū)動器形變量比較大，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)動的介電彈性體的形變量比較。通過激光位移傳感器的測量，介電彈性體驅(qū)動器最大電致形變量已經(jīng)超過900%。

　　測試結(jié)果如圖2-3所示。圖2-3(a)為正弦驅(qū)動電壓為3.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動器輸出位移實驗結(jié)果，圖2.3(b)為介電彈性體在該輸入信號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)動電壓驅(qū)動下，體現(xiàn)出了與傳統(tǒng)剛性智能材料驅(qū)動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)動電壓為4.0kV，IHz和4.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅(qū)動器輸出位移實驗結(jié)果，圖2-4(b)和圖2-5(b)為介電彈性體在該輸入信號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)動器的蝶形遲滯現(xiàn)象在不同幅值驅(qū)動電壓下呈現(xiàn)出了非線性變化。

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圖：ATA-7050高壓放大器指標參數(shù)

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