應用案例

【概述】

本研究中使用高壓放大器，搭建介電彈性體驅動器實驗系統。為了減輕介電彈性體驅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，針對介電彈性體驅動器構建了一個帶有蠕變的蝶形遲滯特性模型。最后，通過應用初始化技術在自適應定律和虛擬控制信號中設置初始值，實現了跟蹤誤差L有界。實驗驗證結果表明了所提出的控制方案有效。

實驗名稱：介電彈性體驅動器性能測試

實驗目的：對介電彈性體驅動器的性能進行測試，測試驅動器能否在高壓下達到理想的效果，為后續實驗做論證和鋪墊。

測試設備：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

介電彈性體驅動系統內容如下：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，內徑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：環形介電彈性體驅動系統，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視器(LK-G5001P，Keyence)測量數據。高壓放大器將驅動輸入信號放大1000倍，以及一個多功能輸入和輸出設備，用于傳輸和記錄輸入和輸出數據。

實驗結果：經實際測試發現，當正弦驅動電壓幅值高于3kV時，介電彈性體驅動器形變量比較大，如圖2-3至圖2-5分別展現了在3.5kV，4.0kV和4.5kV的正弦電壓驅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，介電彈性體驅動器最大電致形變量已經超過900%。

測試結果如圖2-3所示。圖2-3(a)為正弦驅動電壓為3.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅動器輸出位移實驗結果，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。由此，可以看出，介電彈性體在正弦驅動電壓驅動下，體現出了與傳統剛性智能材料驅動器中的單回路遲滯現象不同的雙回路遲滯現象。圖2-4(a)、圖2-5(a)為正弦驅動電壓為4.0kV，IHz和4.5kV，1Hz條件下的介電彈性體驅動器輸出位移實驗結果，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。由此，可以很明顯地看出，介電彈性體驅動器的蝶形遲滯現象在不同幅值驅動電壓下呈現出了非線性變化。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓輸出能力——滿足驅動電壓需求，實現電致形變量

二、寬頻帶與高壓擺率——精準復現低頻正弦波形，支撐蝶形遲滯雙回路現象的精確捕捉

三、低失真與高輸出穩定性——保障不同電壓下蝶形遲滯特性對比及隱逆補償控制算法的模型驗證

【推薦產品】：ATA-7050高壓放大器

圖：ATA-7050高壓放大器指標參數

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