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電壓放大器在自感知的懸臂梁變形控制研究中的應用

時間:2025/3/6閱讀:129
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  實驗名稱:自感知執(zhí)行系統(tǒng)變形控制實驗

  測試目的:對自感知壓電懸臂梁系統(tǒng)進行了理論分析、遲滯補償、自感知執(zhí)行系統(tǒng)建模及控制器設計,解決了懸臂梁系統(tǒng)固有的非線性遲滯問題,建立了自感知壓電懸臂梁系統(tǒng),設計了基于C-PSO算法的PID變形控制器,并在MATLAB軟件中進行了一系列的對比實驗和仿真分析。本章介紹實驗系統(tǒng)及搭建的硬件平臺,進一步驗證自感知懸臂梁系統(tǒng)的控制效果。

  測試設備:電壓放大器、NI數(shù)據(jù)采集卡、激光位移傳感器、懸臂梁系統(tǒng)驅動器與傳感器等。


實驗系統(tǒng)總體框圖


  圖1:實驗系統(tǒng)總體框圖

  實驗過程:

  設計自感知壓電懸臂梁控制系統(tǒng),搭建系統(tǒng)硬件平臺,然后通過MATLAB軟件與LabVIEW軟件相互配合搭建軟件平臺,其中MATLAB有強大的數(shù)據(jù)計算能力并且集成了各領域數(shù)據(jù)處理工具包、提供多種控制算法函數(shù),并且在處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)仿真中起著至關重要作用;LabVIEW采用程序框圖形式的G語言,在圖形界面開發(fā)、信號測量、循環(huán)處理、軟件和硬件通訊方面更具優(yōu)勢。在本實驗中,LabVIEW作為數(shù)據(jù)采集平臺和人機交互平臺,可以采集實驗數(shù)據(jù)以提供給MATLAB進行系統(tǒng)辨識、數(shù)據(jù)分析處理及系統(tǒng)控制器參數(shù)尋優(yōu),設計適用于本系統(tǒng)的控制器。因此,運用MATLAB與LabVIEW聯(lián)合編程技術,實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。

  實驗結果:

  進行了實驗系統(tǒng)設計及實驗結果驗證兩部分,實驗設計包括對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設計。選取實驗硬件設備,搭建硬件平臺;在軟件方面,用LabVIEW軟件實現(xiàn)采集模塊、遲滯補償模塊、自感知變形控制器模塊的面板和程序框圖設計;采用MATLAB軟件進行PID控制器參數(shù)尋優(yōu),并設計基于C-PSO算法優(yōu)化的PID參數(shù)部分。LabVIEW與MATLAB的協(xié)同配合,設計出響應速度快、調節(jié)時間短、無超調的自感知變形控制系統(tǒng)。

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  圖:ATA-2081高壓放大器指標參數(shù)

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