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基于聚吡咯的导电聚合物驱动器的制备及驱动特性研究 被引量：9
1
作者 左双双 习爽 《分析化学》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1960-1966,共7页
利用电化学沉积法制备了聚吡咯(Polypyrrole,PPy)驱动器,考察了制备过程中沉积温度、电流密度、沉积时间等工艺参数对结构形貌和导电性的影响,发现当沉积温度在-25^-30℃之间、聚合时间10 h、电流密度为0.1 mA/cm^2时,得到的PPy薄膜均... 利用电化学沉积法制备了聚吡咯(Polypyrrole,PPy)驱动器,考察了制备过程中沉积温度、电流密度、沉积时间等工艺参数对结构形貌和导电性的影响,发现当沉积温度在-25^-30℃之间、聚合时间10 h、电流密度为0.1 mA/cm^2时,得到的PPy薄膜均匀致密且导电性好。利用微型激光传感器、数据采集器、电化学工作站和测量显微镜等仪器搭建了驱动器位移测试平台,采用正交实验测试不同结构参数和工艺参数与偏转位移的依赖关系,从而得到聚吡咯驱动器的驱动特性:尖端偏转位移与驱动电压成正比;尖端偏转位移与驱动器长度及宽度有关,长度越长偏转位移越大,宽度越大偏转位移越大;并且从驱动性能的角度优化选择了工艺参数,为PPy驱动器的优化制备和实际应用提供了完整的参数模型。本研究可为PPy驱动器在人工肌肉、传感器和执行器及微纳操纵系统中的应用提供理论基础。 展开更多
关键词 聚吡咯 导电聚合物驱动器 电化学沉积
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导电聚合物驱动器的系统辨识和运动控制 被引量：2
2
作者 杨毅 王湘江 曾庆生 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1085-1090,共6页
基于导电聚合物具有生物相容性、低电压驱动且可在空气和流体中使用等优点,采用导电聚合物制作弯曲驱动器,并建立实验系统对其运动位移进行测量并进行控制研究。首先,为了建立导电聚合物驱动器控制系统传递函数模型,分别采用最小二乘离... 基于导电聚合物具有生物相容性、低电压驱动且可在空气和流体中使用等优点,采用导电聚合物制作弯曲驱动器,并建立实验系统对其运动位移进行测量并进行控制研究。首先,为了建立导电聚合物驱动器控制系统传递函数模型,分别采用最小二乘离线辨识和神经网络在线辨识方法,对驱动器建立准确的二阶数学模型。其次,根据系统辨识模型建立驱动器系统逆模型,并对开环逆模前馈控制进行研究。最后采用逆模前馈PID控制方法对驱动器进行精确运动控制,并与传统PID控制的控制性能进行比较。实验结果表明:逆模前馈PID控制具有很高的控制精度和鲁棒性。 展开更多
关键词 导电聚合物驱动器 模型辨识 逆模型 运动控制 鲁棒性
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导电聚合物驱动器的自适应滑模控制研究 被引量：2
3
作者 许洋 王湘江 刘怀民 《机电工程》 CAS 2015年第11期1428-1432,1457,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 导电聚合物驱动器 模型辨识 自适应 滑模控制
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弯曲型导电聚合物驱动器逆模型控制 被引量：1
4
作者 刘怀民 王湘江 尚星良 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第10期1522-1528,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 生物传感器 导电聚合物驱动器 系统辨识 逆模型控制
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导电聚合物驱动器力学模型建立的研究
5
作者 田素坤 王湘江 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第6期870-876,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 导电聚合物驱动器 悬臂梁模型 聚吡咯
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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
6
作者 刘怀民 王湘江 《机电工程》 CAS 2015年第6期783-787,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 三层结构导电聚合物驱动器 动态特性 等效电路模型 传递函数模型
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