一种用于悬臂梁变形控制的MFC自感知位移检测方法技术

本发明专利技术属于悬臂梁变形控制技术领域，提供了一种用于悬臂梁变形控制的MFC自感知位移检测方法，以悬臂梁系统作为机翼缩比模型来研究机翼的变形控制，通过MFC压电材料的双向可逆特性，用同一种压电元件实现传感和驱动功能，达到同步控制和系统优化的目的。通过搭建实验硬件平台、用LabVIEW软件对系统迟滞现象进行前馈补偿并采集实验数据、MATLAB软件分析处理数据，得出输出电压与实际位移之间的关系，用电压监控的方法实现自感知位移检测过程。本发明专利技术在固有MFC执行功能的基础上利用其正压电效应实现传感功能，将MFC的正逆压电效应结合使用。

MFC Self-sensing Displacement Detection Method for Cantilever Beam Deformation Control

The invention belongs to the technical field of cantilever beam deformation control, and provides an MFC self-sensing displacement detection method for cantilever beam deformation control. The cantilever beam system is used as a wing scaling model to study the deformation control of the wing. Through the bidirectional reversibility of MFC piezoelectric material, the sensing and driving functions are realized by the same piezoelectric element, so as to achieve the purpose of synchronous control and system optimization. By building the experimental hardware platform, using LabVIEW software to compensate the hysteresis of the system, collecting the experimental data and analyzing and processing the data with MATLAB software, the relationship between the output voltage and the actual displacement is obtained, and the self-sensing displacement detection process is realized by the method of voltage monitoring. The invention realizes sensing function by using the positive piezoelectric effect of MFC on the basis of inherent MFC executive function, and combines the positive and negative piezoelectric effects of MFC.

【技术实现步骤摘要】
一种用于悬臂梁变形控制的MFC自感知位移检测方法
本专利技术属于悬臂梁变形控制
，涉及一种用于悬臂梁变形控制的位移检测方法。
技术介绍
随着科学水平的提高，变形控制技术在航空、航天等行业中使用越来越广泛。目前国内外对形变控制的研究较为成熟，主要集中于形变主动控制、振动抑制等方法上。由于航天构件日趋大型化、低刚度和柔性化，许多轻质、大挠度的材料结构尤其是压电复合纤维材料MFC具有质量轻、韧性大、厚度薄、易弯曲的特点，在变形控制领域中得到了广泛的应用。国内学者对不同的变形控制算法研究甚多，但是对于使用MFC压电片作为自感知结构的变形控制研究还不是很成熟。一般测试系统中，传感器和执行器是不可缺少的元件，并且传感器和执行器以相互独立的形式，行使各自的功能。鉴于机翼变形监测和控制的工程应用背景，飞机机翼存在传感器安装困难的问题，即使解决安装问题也会由于飞行的颤振等环境因素造成传感测量不精确、反馈信号存在误差等现象，难以达到传感与执行的精度要求。
技术实现思路
目前国内在主动变形控制领域，特别是在传感监测的实际应用上与国外存在较大的差距，同时对于具有轻质、柔韧性强的压电复合纤维材料MFC的应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于悬臂梁变形控制的MFC自感知位移检测方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：构建硬件平台以悬臂梁作为机翼缩比模型，用台钳作为悬臂梁支撑侧，悬臂梁的另一端为自由端；将两片MFC传感元件对位贴于悬臂梁两侧，分别作为MFC传感元件和MFC执行元件；将激光位移传感器对准MFC传感元件的末端，实现对MFC传感元件位移量的标定；PC机作为整个系统信号指令的输出以及数据处理的终端，通过数据采集卡实现信号的数据采集和数模转换；采用电荷放大器对MFC传感元件输出的信号进行放大处理，采用电压放大器对PC机输出的控制信号进行放大以驱动MFC执行元件；步骤二：采集实验数据向系统中输入正弦信号来驱动MFC传感元...

【技术特征摘要】
1.一种用于悬臂梁变形控制的MFC自感知位移检测方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：构建硬件平台以悬臂梁作为机翼缩比模型，用台钳作为悬臂梁支撑侧，悬臂梁的另一端为自由端；将两片MFC传感元件对位贴于悬臂梁两侧，分别作为MFC传感元件和MFC执行元件；将激光位移传感器对准MFC传感元件的末端，实现对MFC传感元件位移量的标定；PC机作为整个系统信号指令的输出以及数据处理的终端，通过数据采集卡实现信号的数据采集和数模转换；采用电荷放大器对MFC传感元件输出的信号进行放大处理，采用电压放大器对PC机输出的控制信号进行放大以驱动MFC执行元件；步骤二：采集实验数据向系统中输入正弦信号来驱动MFC传感元件，以相同的采样间隔、采样时刻，同步采集激光位移传感器的输出位移信号和MFC传感元件输出的电信号；PC机输出的控制驱动信号经过数据采集卡、电压放大器后输入到MFC执行元件上，使悬臂梁产生形变；激光位移传感器接收位移信号，同时MFC传感元件感知到悬臂梁的形变产生电荷，并通过电荷放大器转化为电压信号；激光位移传感器的位移信号和电荷放大器的电压信号经过数据采集卡上传到PC机，再进行数据拟合、分析与处理；步骤三：数据处理和分析由于在步骤二中所采集的电压信号与位移信号具有噪声及杂波干扰，首先利用巴特沃兹滤波器对信号进行滤波处理；其次采用MPI迟滞模型对悬臂梁系统中存在的迟滞特性进行建模，并解析其逆模型来补偿迟滞非线性；MPI迟滞模型使用“有限个具有不同阈值的play算子的加权叠加”和“有限个具有不同阈值的...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛贤君，李家彤，张凤云，孔袁莉，周少征，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21