双晶片压电材料微型驱动系统研究

在微型机器人应用中,双晶片压电材料作为执行器将电势能转化为机械变形。通常,此类执行器使用庞大而笨重的电源进行激励,因此限制了其应用范围。该文采用级联型抽头变压器(CTI)升压级与高电压驱动级进行级联,设计并研制了具有高能效、高增益双晶片压电材料微型驱动系统。该微型驱动系统能量转换效率峰值为68.5%,升压增益为162倍,且具备输出频率为4Hz,输出电压为600V的驱动能力。实验表明,该微型驱动系统可驱动双晶片压电材料,使其能在微型机器人领域中得到广泛应用。

基于Bouc-Wen前馈及模糊PID反馈的三层MFC-PBP并联变形翼大位移控制

三层预压缩压电宏纤维复合材料双晶片(MFC-PBP)并联变形翼存在较强的迟滞非线性,严重影响变形控制精度。为了实现对其的精确变形控制,本文提出了以Bouc-Wen逆模型为前馈补偿,以模糊PID作为反馈控制器的三层MFC-PBP并联变形翼的大位移跟踪控制策略。首先,利用遗传算法对Bouc-Wen模型进行参数识别,构建前馈模型并对变形翼进行开环控制;其次,加入模糊PID反馈控制器,得到可以自适应改变PID参数的闭环控制。变形跟踪控制试验结果表明,BoucWen前馈控制的相对误差(RE)约为13.5%,将Bouc-Wen前馈模型与模糊PID结合后控制的相对误差在4%以内,提高了变形控制精度。