彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器機(jī)電系統(tǒng)建模與逆模控制.pdf

1、導(dǎo)電聚合物是一類極具潛力的新型材料，基于導(dǎo)電聚合物材料制備而成的驅(qū)動(dòng)器具有低電壓驅(qū)動(dòng)、體積變形大、生物適應(yīng)性、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能在液體或空氣介質(zhì)中工作等特性，成為了仿生微操作系統(tǒng)、智能機(jī)械系統(tǒng)、仿生機(jī)器人等領(lǐng)域研究重點(diǎn)。但由于導(dǎo)電聚物驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)過(guò)程中電-化學(xué)-機(jī)械耦合機(jī)理復(fù)雜，驅(qū)動(dòng)器材料存在遲滯、位置漂移等非線性特征影響了驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)精確模型及有效控制方法的建立。
　　本文以三層彎曲型導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器為研究對(duì)象，對(duì)其制備、機(jī)電建模

2、與控制方法進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為該類型驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，其主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)基于導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)響應(yīng)過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的逆氧化還原反應(yīng)，從分子層面闡述驅(qū)動(dòng)器電能-機(jī)械能的轉(zhuǎn)變，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行分析研究。
　　(2)通過(guò)驅(qū)動(dòng)器材料制備實(shí)驗(yàn)分析PVDF膜離子注入與PPy電化學(xué)沉積參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)器性能的影響，初步探討驅(qū)動(dòng)器材料制備工藝及優(yōu)化方法。
　　(3)基于電解質(zhì)溶液中導(dǎo)電聚合物薄膜彈性擴(kuò)散模型

3、理論，對(duì)三層結(jié)構(gòu)導(dǎo)電聚合物驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行擴(kuò)展建模，獲得其等效電路（PPy/PVDF/PPy）圖。通過(guò)其電學(xué)與機(jī)電耦合模型，分析驅(qū)動(dòng)器發(fā)生彎曲時(shí)曲率與輸入電壓之間關(guān)系，并在其基礎(chǔ)上線性簡(jiǎn)化得到線性高階傳遞函數(shù)表達(dá)式。
　　(4)通過(guò)對(duì)尺寸為10mm×2mm驅(qū)動(dòng)器材料進(jìn)行頻率特性測(cè)試，利用頻率響應(yīng)辨識(shí)法對(duì)線性高階傳遞函數(shù)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，分別獲得驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)2、4、6階傳遞函數(shù)，比較辨識(shí)模型與驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)的實(shí)際位移輸出,分析各階次傳遞函數(shù)零極點(diǎn)分