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E+E位移傳感器及其應用研究
主要研究了用于仿生機器魚驅動器離子交換膜金屬復合材料(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驅動于一體的智能測控系統。論文以仿生機器魚的應用為依托,針對仿生機器魚驅動器IPMC材料在長期使用時存在的易疲勞等不穩定特性及實際工程系統的不確定因素,選擇一種性能穩定的傳感器,實時地對其驅動狀態進行檢測,并結合適當的控制算法實現閉環控制,這是的工作方式。

E+E位移傳感器及其應用研究
PVDF是迄今為止發現的壓電性的有機高分子材料,它具有質地柔軟、極薄、質輕、靈敏度高、響應快、測量范圍大、化學穩定性高等諸多優點,使其成為廣泛推廣的一種新型智能傳感器,也是應用于IPMC驅動器上*的柔性傳感器。E+E位移傳感器是井徑儀的關鍵部件,隨著井徑測量技術的發展,傳統的拉桿電位器式E+E位移傳感器由于存在諸多缺陷,已不再適用。這里介紹了差動變壓器式E+E位移傳感器的原理、結構及應用方法,并以31DH/±8 mm型差動變壓器的性能檢測實驗為基礎,詳細分析了該傳感器的應用效果,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,是井徑儀的*傳感器。本論文給出了PVDF傳感器的制作過程,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,極大地提高了防水性和絕緣性,同時也避免了短路和漏電現象的發生。PVDF傳感器安裝方法的研究是本論文一個創新點。在基于PVDF傳感器的應用中,PVDF傳感器薄膜大多數被粘貼在被測物體表面或嵌入在被測對象中。本文通過大量的實驗比較,給出了新穎的并行安裝方式,這種方法能夠有效地避開IPMC的某些局限性對PVDF傳感器的影響,使得傳感器與驅動器的性能得到的發揮。論文對傳感器的可行性進行了實驗分析,并與IPMC自身的傳感性能進行了對比,突出了PVDF用于此研究的優勢。

E+E位移傳感器及其應用研究
同時,對懸臂梁結構的PVDFE+E位移傳感器進行了理論建模。此模型為傳感器尺寸的zui后確定提供了重要依據,避開了模型在大變形范圍內誤差大的問題,有效地提高了檢測精度,并為zui后實現閉環控制提供必需的函數關系。論文zui后結合PI控制算法和LabVIWE軟件,實現了對仿生機器魚驅動器的閉環控制。PI控制器能在允許誤差范圍內較好地實現對IPMC驅動器狀態的實時控制調整,保證了仿生機器魚長期穩定地工作。