實驗名稱：機(ji)翼變(bian)形控制系統(tong)設計與實驗驗證

　　測試目的：考(kao)(kao)慮MFC驅動器遲滯、蠕變(bian)(bian)特性(xing)補償的變(bian)(bian)彎(wan)度(du)機(ji)翼(yi)(yi)開、閉(bi)環控制(zhi)系(xi)統設計工作，并進行機(ji)翼(yi)(yi)彎(wan)度(du)變(bian)(bian)形(xing)地面(mian)實(shi)驗(yan)研究，通過實(shi)驗(yan)手段實(shi)際考(kao)(kao)察機(ji)翼(yi)(yi)彎(wan)度(du)變(bian)(bian)形(xing)情況(kuang)；驗(yan)證所提變(bian)(bian)彎(wan)度(du)機(ji)翼(yi)(yi)設計及控制(zhi)方法的可行性(xing)與有效性(xing)。

　　測試設備：電壓放(fang)大器(qi)(qi)、壓電纖維(wei)驅動器(qi)(qi)、激光位移傳感器(qi)(qi)、數據采集卡等(deng)。

　　圖1：實(shi)驗系統總體(ti)框圖

　　實驗過程：

　　針對(dui)所(suo)設計的(de)變形(xing)機翼開(kai)展(zhan)了靜態變形(xing)測試實(shi)驗。實(shi)驗中MFC電(dian)壓加(jia)載區間設定為[0，1500]V，選(xuan)取如圖(tu)2所(suo)示的(de)“臺階(jie)”形(xing)式(shi)的(de)電(dian)壓加(jia)載信號(hao)，控(kong)制電(dian)壓以每60s遞增(zeng)100V方式(shi)施加(jia)于MFC上，直至遍歷整個電(dian)壓加(jia)載區間。實(shi)驗過程中，通(tong)過激光位移傳感(gan)器實(shi)時采集機翼尾緣測量點處的(de)位移變化來感(gan)知MFC驅動器對(dui)機翼彎度(du)變形(xing)的(de)控(kong)制效果。

　　圖2：加載電壓

　　實驗結果：

　　圖3：機翼尾緣(yuan)位移(yi)變(bian)化

　　圖3展示(shi)了在(zai)(zai)(zai)圖2所示(shi)的(de)加(jia)載電壓驅(qu)(qu)動(dong)(dong)下，機(ji)翼(yi)尾(wei)緣變(bian)(bian)形(xing)量(liang)變(bian)(bian)化曲線；由實驗(yan)結(jie)果(guo)(guo)可知，隨著控(kong)制電壓的(de)增大(da)，機(ji)翼(yi)變(bian)(bian)形(xing)量(liang)近似呈現(xian)(xian)線性(xing)增加(jia)趨勢(shi)。在(zai)(zai)(zai)壓電驅(qu)(qu)動(dong)(dong)范(fan)圍內(nei)，機(ji)翼(yi)末端有效變(bian)(bian)形(xing)量(liang)最高(gao)可達7.8mm（對(dui)應加(jia)載電壓為1500V）。由實驗(yan)結(jie)果(guo)(guo)還可以看出，在(zai)(zai)(zai)每(mei)個(ge)穩定電壓加(jia)載區間(jian)內(nei)，機(ji)翼(yi)尾(wei)緣變(bian)(bian)形(xing)量(liang)呈現(xian)(xian)出“向上漂移的(de)”變(bian)(bian)化趨勢(shi)，這(zhe)是(shi)由于MFC驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器本身的(de)遲滯、蠕變(bian)(bian)特性(xing)造成的(de)；上述實驗(yan)結(jie)果(guo)(guo)表明(ming)，本文所設計(ji)的(de)變(bian)(bian)形(xing)機(ji)翼(yi)能夠(gou)在(zai)(zai)(zai)MFC控(kong)制作用下實現(xian)(xian)明(ming)顯的(de)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)變(bian)(bian)形(xing)，但系統控(kong)制效果(guo)(guo)同樣受(shou)MFC驅(qu)(qu)動(dong)(dong)器的(de)遲滯、蠕變(bian)(bian)非線性(xing)特征干擾。

　　圖4：實驗(yan)與仿(fang)真(zhen)結果對比

　　圖(tu)4為本章(zhang)實驗(yan)(yan)結果與(yu)有限元仿(fang)真得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)計算結果對比(bi)圖(tu)。對比(bi)兩(liang)圖(tu)可以(yi)發現，兩(liang)種手段(duan)得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)加載電(dian)壓(ya)與(yu)變(bian)形(xing)量(liang)間的(de)(de)變(bian)化趨勢基本相(xiang)同，但通過(guo)(guo)仿(fang)真計算得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)機翼(yi)變(bian)形(xing)量(liang)略(lve)大(da)于(yu)實驗(yan)(yan)測(ce)量(liang)得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)機翼(yi)變(bian)形(xing)量(liang)，這是由于(yu)在有限元建模過(guo)(guo)程中(zhong)沒有考慮MFC驅動器及環氧(yang)樹脂膠對結構性(xing)能(neng)產(chan)生(sheng)的(de)(de)影響，以(yi)及在本小節實驗(yan)(yan)中(zhong)沒有對MFC驅動器自身(shen)的(de)(de)遲滯、蠕變(bian)效應進行補償(chang)所(suo)造(zao)成的(de)(de)。

　　電壓(ya)放大(da)器推薦：ATA-2161

　　圖：ATA-2161高壓放大器指標參數

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