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E+E位移傳感器及其應(yīng)用研究
主要研究了用于仿生機(jī)器魚(yú)驅(qū)動(dòng)器離子交換膜金屬?gòu)?fù)合材料(IPMC)上的聚偏二氟乙烯(PVDF)E+E位移傳感器的選擇、制作、安裝、理論建模和集PVDF傳感/IPMC驅(qū)動(dòng)于一體的智能測(cè)控系統(tǒng)。論文以仿生機(jī)器魚(yú)的應(yīng)用為依托,針對(duì)仿生機(jī)器魚(yú)驅(qū)動(dòng)器IPMC材料在長(zhǎng)期使用時(shí)存在的易疲勞等不穩(wěn)定特性及實(shí)際工程系統(tǒng)的不確定因素,選擇一種性能穩(wěn)定的傳感器,實(shí)時(shí)地對(duì)其驅(qū)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),并結(jié)合適當(dāng)?shù)目刂扑惴▽?shí)現(xiàn)閉環(huán)控制,這是的工作方式。

E+E位移傳感器及其應(yīng)用研究
PVDF是迄今為止發(fā)現(xiàn)的壓電性的有機(jī)高分子材料,它具有質(zhì)地柔軟、極薄、質(zhì)輕、靈敏度高、響應(yīng)快、測(cè)量范圍大、化學(xué)穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點(diǎn),使其成為廣泛推廣的一種新型智能傳感器,也是應(yīng)用于IPMC驅(qū)動(dòng)器上*的柔性傳感器。E+E位移傳感器是井徑儀的關(guān)鍵部件,隨著井徑測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的拉桿電位器式E+E位移傳感器由于存在諸多缺陷,已不再適用。這里介紹了差動(dòng)變壓器式E+E位移傳感器的原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用方法,并以31DH/±8 mm型差動(dòng)變壓器的性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),詳細(xì)分析了該傳感器的應(yīng)用效果,證明了該種傳感器具有耐高溫、線性度好、分辨率高及使用方便等特點(diǎn),是井徑儀的*傳感器。本論文給出了PVDF傳感器的制作過(guò)程,并采用一種能夠保證傳感器固有柔性和傳感性能、且加工方便的封裝技術(shù),極大地提高了防水性和絕緣性,同時(shí)也避免了短路和漏電現(xiàn)象的發(fā)生。PVDF傳感器安裝方法的研究是本論文一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。在基于PVDF傳感器的應(yīng)用中,PVDF傳感器薄膜大多數(shù)被粘貼在被測(cè)物體表面或嵌入在被測(cè)對(duì)象中。本文通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)比較,給出了新穎的并行安裝方式,這種方法能夠有效地避開(kāi)IPMC的某些局限性對(duì)PVDF傳感器的影響,使得傳感器與驅(qū)動(dòng)器的性能得到的發(fā)揮。論文對(duì)傳感器的可行性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,并與IPMC自身的傳感性能進(jìn)行了對(duì)比,突出了PVDF用于此研究的優(yōu)勢(shì)。

E+E位移傳感器及其應(yīng)用研究
同時(shí),對(duì)懸臂梁結(jié)構(gòu)的PVDFE+E位移傳感器進(jìn)行了理論建模。此模型為傳感器尺寸的zui后確定提供了重要依據(jù),避開(kāi)了模型在大變形范圍內(nèi)誤差大的問(wèn)題,有效地提高了檢測(cè)精度,并為zui后實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制提供必需的函數(shù)關(guān)系。論文zui后結(jié)合PI控制算法和LabVIWE軟件,實(shí)現(xiàn)了對(duì)仿生機(jī)器魚(yú)驅(qū)動(dòng)器的閉環(huán)控制。PI控制器能在允許誤差范圍內(nèi)較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)IPMC驅(qū)動(dòng)器狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制調(diào)整,保證了仿生機(jī)器魚(yú)長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作。