實(shí)驗(yàn)名稱:機(jī)翼變形控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
測試目的:考慮MFC驅(qū)動器遲滯、蠕變特性補(bǔ)償?shù)淖儚澏葯C(jī)翼開、閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作,并進(jìn)行機(jī)翼彎度變形地面實(shí)驗(yàn)研究,通過實(shí)驗(yàn)手段實(shí)際考察機(jī)翼彎度變形情況;驗(yàn)證所提變彎度機(jī)翼設(shè)計(jì)及控制方法的可行性與有效性。
測試設(shè)備:電壓放大器、壓電纖維驅(qū)動器、激光位移傳感器、數(shù)據(jù)采集卡等。
圖1:實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總體框圖
實(shí)驗(yàn)過程:
針對所設(shè)計(jì)的變形機(jī)翼開展了靜態(tài)變形測試實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中MFC電壓加載區(qū)間設(shè)定為[0,1500]V,選取如圖2所示的“臺階”形式的電壓加載信號,控制電壓以每60s遞增100V方式施加于MFC上,直至遍歷整個(gè)電壓加載區(qū)間。實(shí)驗(yàn)過程中,通過激光位移傳感器實(shí)時(shí)采集機(jī)翼尾緣測量點(diǎn)處的位移變化來感知MFC驅(qū)動器對機(jī)翼彎度變形的控制效果。
圖2:加載電壓
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
圖3:機(jī)翼尾緣位移變化
圖3展示了在圖2所示的加載電壓驅(qū)動下,機(jī)翼尾緣變形量變化曲線;由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,隨著控制電壓的增大,機(jī)翼變形量近似呈現(xiàn)線性增加趨勢。在壓電驅(qū)動范圍內(nèi),機(jī)翼末端有效變形量最高可達(dá)7.8mm(對應(yīng)加載電壓為1500V)。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出,在每個(gè)穩(wěn)定電壓加載區(qū)間內(nèi),機(jī)翼尾緣變形量呈現(xiàn)出“向上漂移的”變化趨勢,這是由于MFC驅(qū)動器本身的遲滯、蠕變特性造成的;上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的變形機(jī)翼能夠在MFC控制作用下實(shí)現(xiàn)明顯的驅(qū)動變形,但系統(tǒng)控制效果同樣受MFC驅(qū)動器的遲滯、蠕變非線性特征干擾。
圖4:實(shí)驗(yàn)與仿真結(jié)果對比
圖4為本章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元仿真得到的計(jì)算結(jié)果對比圖。對比兩圖可以發(fā)現(xiàn),兩種手段得到的加載電壓與變形量間的變化趨勢基本相同,但通過仿真計(jì)算得到的機(jī)翼變形量略大于實(shí)驗(yàn)測量得到的機(jī)翼變形量,這是由于在有限元建模過程中沒有考慮MFC驅(qū)動器及環(huán)氧樹脂膠對結(jié)構(gòu)性能產(chǎn)生的影響,以及在本小節(jié)實(shí)驗(yàn)中沒有對MFC驅(qū)動器自身的遲滯、蠕變效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償所造成的。
電壓放大器推薦:ATA-2161
圖:ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
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