三层结构导电聚合物驱动器动态特性及其建模研究.pdf

第 32卷第 6期 机 电 工 程 Vo1．32No．6 2015年 6月 Journal ofMechanical＆ ElectricalEngineering Jun．2015 DOI：10．3969／j．issn．1001—4551．2015．06．009 三层结构导电聚合物驱动器动态 特性及其建模研究木 刘怀 民，王湘江 (南华大学 机械工程学院，湖南 衡阳421001) 摘要 ：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。 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 中图分类号：THI65；TH140 文献标志码 ：A 文章编号：1001—4551(2015)06—0783—05 Dynamiccharacteristicandmodelingoftrilayerconducting polymeractuators LIUHuai—min，WANGXiang-jiang (SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofSouthChina，Hengyang421001，China) Abstract：Thetrilayerconductingpolymeractuatorsbasedonpolypyrroleisakindofionic—EAPactuators．Aimingatthedynamiccharacter- isticsofthetrilayerconductingpolymeractuators，themeasurementsystem wasestablished．Theequivalentcircuitmodelwasestablishedac— cordingtothebehaviorofswellingduringoxidationandcontractionduringreduction，andexperimentallyverified．Thesystem identificationof frequencycharacteristicforobtainingthehigh—ordertransferfunctionmodeloftheactuatorWas usedtoimpmvethecontrolmodelaccuracyof theseactuators．Theresultsindicatethattheequivalentcircuitmodelanalysiscaneffectivelydescribeitsinput／outputbehavior，transfer functionmodelisaccurateandeffectiveenoughinpredictingthedynamicdisplacementresponseoftheactuators． Keywords：trilayerconductingpolymeractuators；dynamiccharacteristic；equivalentcircuit；thetransferfunctionmodel 动态非线性 (包括零点漂移、迟滞现象等)[1o-uJ，为了 0 引 言 使导 电聚合物驱动器真正应用于实际系统，需对其位 导 电聚合