湖南省教育厅重点项目(13A081)
- 作品数：10 被引量：28H指数：4
- 相关作者：王湘江刘怀民冯栋彦赵祥龙阳丹更多>>
- 相关机构：南华大学南京理工大学更多>>
- 发文基金：湖南省教育厅重点项目湖南省研究生科研创新项目更多>>
- 相关领域：机械工程一般工业技术自动化与计算机技术更多>>
- 导电聚合物驱动器的自适应滑模控制研究被引量：2
- 2015年
- 针对多层弯曲型导电聚合物驱动器的建模和动态精确控制问题,通过搭建实验系统对其进行了自适应滑模控制研究,通过系统在线辨识方法获取驱动器系统模型参数,建立了具有动态参数的线性系统传递函数的机电模型。采用自适应滑模控制方法补偿了驱动器模型的不确定性与未建模动态的影响,基于二阶线性系统模型,提出了滑模变结构控制方法实现对驱动器弯曲位移的有效控制,并通过Lyapunov理论证明了滑模变结构控制的自适应控制规律的稳定性。实验结果表明:未建模动态对导电聚合物驱动器系统扰动有限,驱动器输出位移的跟踪误差均方根在0.032 mm内,自适应滑模控制方法能稳定有效地控制弯曲型导电聚合物驱动器的弯曲位移。
- 许洋王湘江刘怀民
- 关键词：模型辨识滑模控制
- 导电聚合物驱动器电化学机械特性的研究被引量：4
- 2016年
- 采用自行搭建的导电聚合物驱动器弯曲特性测试实验系统，研究其电化学机械特性。对不同长度的驱动器施加O～1V低电压，测量其顶端弯曲变形量；通过分析驱动器弯曲位移与电压的关系及位移与频率的关系，建立电机械转换模型。实验测试结果表明，电压与驱动器顶端力成线性关系；当电压为O．8V、采样周期为O．02s时，随着频率的增大，驱动器的弯曲位移逐渐减小。最后通过不同尺寸驱动器举起重物，验证了驱动器宽度越大，顶端弯曲力越大；驱动器长度越长，顶端弯曲力越小。
- 田素坤王湘江
- 关键词：导电聚合物聚吡咯驱动器
- 三层结构导电聚合物驱动器动态特性及其建模研究被引量：10
- 2015年
- 由导电聚合物聚吡咯(PPy)制备而成的驱动器是一种离子型电活性聚合物驱动器(EAPs)。针对三层结构导电聚合物驱动器的动态特性问题,通过建立动态特性测量系统对其进行研究分析,对驱动器PPy层发生氧化还原反应过程引起膨胀收缩的机理建立了等效电路模型,并进行了验证分析。采用系统辨识频率特性方法获得了驱动器系统的高阶传递函数模型,以提高该类驱动器控制模型精度。实验结果表明,等效电路模型分析能有效描述三层结构导电聚合物驱动器的动态输入/输出特性,传递函数模型能精确有效地预测驱动器动态位移响应。
- 刘怀民王湘江
- 关键词：动态特性等效电路模型
- 迟滞非线性系统辨识与补偿控制研究被引量：6
- 2014年
- 针对智能材料中存在的迟滞问题,对其开展了迟滞非线性特性分析,建立了迟滞系统。该迟滞系统由两个部分串联构成:一部分是滤去传递函数影响的Preisach模型;另一部分是不考虑迟滞影响的系统传递函数。将离线和在线辨识方法应用到辨识迟滞系统中,应用最小二乘法离线辨识得到了辨识传递函数参数,再用此辨识传递函数参数作为神经网络辨识的初始权值,得到了神经网络在线辨识的辨识模型;建立了辨识传递函数的逆模型控制系统和前馈逆模型PID控制系统,并对辨识系统进行了迟滞非线性补偿。研究结果表明,模型辨识方法的可行性和补偿控制的有效性在仿真中得到了验证。
- 阳丹王湘江
- 关键词：离线辨识神经网络辨识逆模型
- 聚吡咯驱动器迟滞非线性特性探究
- 2016年
- 在仿生学领域中,聚吡咯驱动器因具有结构简单,适应性强,抗电磁干扰等优点得到广泛应用;通过对驱动器的传递函数进行建模分析,得出其存在迟滞非线性特性,且该特性会造成驱动器跟踪定位精度低,可控性差,所以采用PI模型对驱动器进行迟滞建模,并研究其迟滞特性.首先,对传递函数模型中得到的输出位移进行误差分析,得知驱动器存在迟滞非线性特性,将系统模型分为纯迟滞模型及传递函数模型两部分;其次,利用PI模型的算法对不同输入频率信号下的系统分别构建迟滞模型,并通过分析基于迟滞模型的系统模型的输出结果,得出驱动器存在迟滞非线性特性,且该特性与输入信号频率无关;最后通过比较试验测量输出数据与仿真结果,验证结论的有效性.
- 尚星良王湘江
- 关键词：聚吡咯迟滞性传递函数算子密度函数
- 弯曲型导电聚合物驱动器逆模型控制被引量：1
- 2016年
- 针对三层弯曲型导电聚合物驱动器,研究了一种无需外部传感反馈装置的逆模型控制方法。通过实验辨识获得驱动器系统传递函数准确,以驱动器系统的4阶传递函数建立的逆模型控制系统结构简单、易于实现。通过补偿驱动器位移漂移特性提高位移控制精度。实验结果表明:其所提出的具有位移漂移补偿的逆模型控制位移输出能够快速有效地跟踪驱动器的实际位移响应,同时精度符合控制要求。
- 刘怀民王湘江尚星良
- 关键词：生物传感器系统辨识逆模型控制
- 导电聚合物驱动器力学模型建立的研究
- 2016年
- 针对自制的三层弯曲型聚吡咯导电聚合物驱动器搭建的实验系统,依据等效悬臂梁理论建立驱动器的力学模型。测量驱动器施加低电压（0~1 V）时的基体弯曲变形量,通过研究驱动器的弯曲位移与电压、力与电压的关系,建立了电压与均布载荷的函数关系式。实验结果表明,电压与垂直方向位移成线性关系,当电压为0.7 V时位移可达到17 mm,并且得到电压与应变的比例因子近似为α=0.013。最后计算驱动器各等分点的理论偏转位移与测量值的偏差,得出最大偏差很小,验证了模型的有效性。
- 田素坤王湘江
- 关键词：聚吡咯
- 导电聚合物驱动器弯曲特性的研究及有限元分析被引量：4
- 2016年
- 针对自制的弯曲型导电聚合物驱动器搭建试验系统,研究其弯曲运动特性。对驱动器施加（0~1 V）低电压,测量其顶端弯曲变形量;分析驱动器弯曲位移与电压的关系,建立了电压与应变的函数关系式。试验结果表明,电压与垂直方向位移成线性关系,电压为1 V时偏转位移可达到驱动器长度的一半,并且得到电压与应变的比例因子。参照驱动器的工作原理,对比驱动器的真实应变与热应变,建立热-结构耦合模型,并通过有限元法（FEM）求解该模型。通过对比仿真与试验结果,得出该耦合模型可以有效的模拟驱动器弯曲运动。
- 田素坤王湘江冯栋彦赵祥龙
- 关键词：导电聚合物驱动器聚吡咯ANSYS
- 导电聚合物驱动器悬臂梁模型建立及柔性抓取装置设计（英文）被引量：6
- 2016年
- 基于导电聚合物具有柔韧性好、驱动电压低、能耗小等特性,采用自制的多层弯曲型导电聚合物驱动器搭建实验系统,依据等效悬臂梁理论建立驱动器力学模型。通过测量驱动器的弯曲变形量建立偏转位移与电压、长度的函数关系式,并且计算出等效均布载荷值。实验结果表明,驱动器偏转位移与电压、长度成线性关系;当驱动电压达到1.0 V时,驱动器偏转速度趋于稳定,且偏转效果最佳。为改善普通微操作装置结构复杂、能耗大的缺点,采用导电聚合物智能材料设计并制作出微型手爪制动器,最后验证了手爪可稳定抓起0.011 1 g左右的重物。
- 田素坤王湘江
- 关键词：导电聚合物聚吡咯等效模型驱动器
- 基于梁理论的导电聚合物驱动器等效模型及实验验证（英文）被引量：1
- 2015年
- 导电聚合物因具有能耗小、质轻、柔韧性好等优异特性,在生物机器人和生物医学设备中具有广泛的应用前景。针对多层弯曲型聚吡咯导电聚合物驱动器搭建的实验系统,依据等效悬臂梁理论建立驱动器力学模型。测量驱动器施加0~1 V低电压时的基体弯曲变形量,通过研究驱动器的弯曲位移与电压、力与电压的关系,建立电压与等效均布载荷的函数关系式。实验结果表明,电压与垂直方向位移成线性关系,当电压为1 V时偏转位移可达到驱动器长度的一半,并且得出电压与应变的比例因子。最后,通过驱动器举起约为5倍自身重量的重物移动2.71 mm,验证了驱动器顶端可以承受力。
- 田素坤王湘江冯栋彦王介鹏赵祥龙
- 关键词：导电聚合物聚吡咯驱动器等效模型
