基于Levy辨识法的IPMC等效电路迟滞建模与验证

离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)是一种新型柔性智能材料,但其致动机理尚不明确,位移跟踪困难。针对IPMC悬臂梁器件在低频交流驱动电压下具有明显的迟滞非线性、建模困难的特点,测试了IPMC悬臂梁在低频交流电压下的致动特性,分析了IPMC在0.1~10 Hz、2~5.5 V的增益与相位,并使用Levy辨识法建立了驱动电压到致动位移的三阶传递函数模型。基于已建立的传递函数模型,提出了IPMC的非线性等效电路与一阶传递函数的分段建模方法,改进了IPMC的等效电路模型无法预测致动位移的缺点。通过实验对比,结果表明,在IPMC悬臂梁器件在0.1~5 Hz、2~5.5 V的低频正弦驱动电压下,可使用等效电路加一阶传递函数代替IPMC复杂的动力学过程,整体误差低于0.3 mm,平均相对误差2.89%,满足应用条件。可以用作IPMC的低频交流用途,提高了IPMC位移跟踪精度。

基于ACO-LEVY的小型无人直升机频域响应辨识方法

针对小型无人直升机在频域辨识中曲线拟合获得的模型预测精度较低的问题,提出了将蚁群优化算法和列维法(LEVY)相结合的一种新辨识方法。通过LEVY法获得初始模型结构,利用蚁群算法全局寻优特性的优点对初始模型结构中的参数进行优化,从而得到小型无人直升机传递函数模型。通过飞行数据验证表明,该方法能够较好地拟合频率响应曲线,提高辨识模型的预测精度,较为精确地反映小型无人直升机飞行动态特性。

基于Levy算法的离子性聚合物金属复合材料分数阶模型辨识

IPMC是一类被称为人工肌肉的电活性智能材料,在微机电系统、生物医学、仿生机构等领域都具有很好的应用前景。分数阶微积分中微分、积分的阶次可以是分数,能够更精准地描述实际系统的动态响应。为了说明分数阶模型比传统整数阶模型能够更精确的描述具有非整数阶动力学特性的IPMC驱动系统,首先根据IPMC驱动器输入信号与输出响应的实验数据得到实际频率响应伯德图;然后,结合实验数据应用Levy频域辨识算法分别建立了IPMC的整数阶模型和分数阶模型;最后,比较两类模型和实验数据的频域响应伯德图,可见分数阶模型和实验数据的伯德图拟合效果更精确,所以对于具有非整数阶动力学特性的IPMC驱动系统应该使用分数阶模型来描述和研究。

高速倾斜镜建模与传递函数辨识

为了在光束稳定控制系统中更好地对高速倾斜镜(FSM)实现稳定、精确地控制,对于由超磁致伸缩材料(GMM)作为位移产生元件的高速倾斜镜,根据GMM材料的特性和倾斜镜的运动机理,经推导建立了倾斜镜的传递函数模型,并结合实测的倾斜镜幅频和相频响应特性,在Matlab软件中利用Levy法对倾斜镜的传递函数进行了辨识,得到了精确的倾斜镜传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.3 dB以内,相位辨识误差在5°以内,结果表明:通过理论推导建立的倾斜镜模型是合理有效的,对于改善该倾斜镜在应用系统中的稳定性和精度提供了依据。