實驗名稱：功率(lv)放大器(qi)在壓(ya)電驅動(dong)器(qi)輸(shu)出力遲(chi)滯效應研究中的應用

　　研究方向：壓電(dian)驅(qu)動(dong)器輸(shu)出力

　　測(ce)試設(she)備：ATA-308功率放大器、壓電驅(qu)動器(qi)、上位機(ji)、數據采集卡、力(li)傳感器(qi)

　　實驗(yan)內容：針(zhen)對(dui)壓(ya)電(dian)驅(qu)(qu)動(dong)器(qi)輸出(chu)力(li)的(de)動(dong)態遲滯(zhi)現象，研究(jiu)(jiu)固定(ding)頻(pin)率下(xia)的(de)輸出(chu)力(li)建(jian)(jian)模(mo)方法(fa)以及(ji)任(ren)意(yi)(yi)頻(pin)率下(xia)的(de)輸出(chu)力(li)建(jian)(jian)模(mo)方法(fa)。研究(jiu)(jiu)在不(bu)同頻(pin)率條件(jian)下(xia)的(de)輸出(chu)力(li)控制(zhi)方法(fa)，并進行壓(ya)電(dian)驅(qu)(qu)動(dong)探針(zhen)檢測的(de)可行性實驗(yan)驗(yan)證，主要(yao)從搭建(jian)(jian)壓(ya)電(dian)驅(qu)(qu)動(dong)器(qi)輸出(chu)力(li)實驗(yan)系統、研究(jiu)(jiu)固定(ding)頻(pin)率下(xia)輸出(chu)力(li)遲滯(zhi)建(jian)(jian)模(mo)方法(fa)、研究(jiu)(jiu)任(ren)意(yi)(yi)頻(pin)率下(xia)輸出(chu)力(li)遲滯(zhi)建(jian)(jian)模(mo)方法(fa)、完(wan)成任(ren)意(yi)(yi)頻(pin)率下(xia)輸出(chu)力(li)控制(zhi)實驗(yan)四個方面開(kai)展研究(jiu)(jiu)。

　　實驗(yan)過(guo)程：

　　在實(shi)驗(yan)平臺同步采集(ji)壓電陶瓷(ci)驅動(dong)器的輸入電壓和(he)輸出力信(xin)號，如下圖a所示，而輸(shu)入電(dian)(dian)(dian)壓(ya)與(yu)(yu)輸(shu)出(chu)力(li)的關系如(ru)下圖(tu)b所示。當(dang)輸(shu)入電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為衰減正(zheng)弦(xian)波時，在(zai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)-輸(shu)出(chu)力(li)曲線圖(tu)中(zhong)(zhong)表(biao)現為多個(ge)大小不一的遲(chi)(chi)滯環(huan)。該(gai)(gai)實(shi)驗中(zhong)(zhong)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)-輸(shu)出(chu)力(li)曲線，說明輸(shu)出(chu)力(li)的值與(yu)(yu)當(dang)前是處(chu)于電(dian)(dian)(dian)壓(ya)上升階段還是電(dian)(dian)(dian)壓(ya)下降(jiang)階段有關，同(tong)(tong)時與(yu)(yu)壓(ya)電(dian)(dian)(dian)驅(qu)動器之前輸(shu)入電(dian)(dian)(dian)壓(ya)的極值相(xiang)關。該(gai)(gai)實(shi)驗驗證壓(ya)電(dian)(dian)(dian)驅(qu)動器在(zai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)-輸(shu)出(chu)力(li)關系表(biao)現出(chu)了和在(zai)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)-位移關系同(tong)(tong)樣的遲(chi)(chi)滯現象，它是一種多值映射(she)關系，且遲(chi)(chi)滯現象具有記憶(yi)特性。遲(chi)(chi)滯現象具有記憶(yi)特性的同(tong)(tong)時，還表(biao)現出(chu)了擦除特性(Wiping-out)與(yu)(yu)一致(zhi)特性(Congruency)。

圖(tu)：遲(chi)滯現(xian)象的記憶特性

　　實(shi)驗結(jie)果：

　　1、擦除(chu)特(te)性

圖：遲(chi)滯現象的擦(ca)除特性

　　圖中(zhong)16s之前的(de)(de)輸入(ru)信(xin)(xin)(xin)號(hao)所(suo)產生的(de)(de)輸出(chu)力(li)表現(xian)(xian)在(zai)電(dian)壓(ya)(ya)-輸出(chu)力(li)曲(qu)線如上(shang)圖b所(suo)示，表現(xian)(xian)為1個遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)環(huan)(huan)和3個依附在(zai)遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)環(huan)(huan)上(shang)的(de)(de)遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)子環(huan)(huan)。16s后(hou)的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)產生的(de)(de)遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)環(huan)(huan)和0到(dao)2s的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)所(suo)產生遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)環(huan)(huan)重(zhong)合，說(shuo)明2s到(dao)16s的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)不影(ying)響16s之后(hou)的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)，16s之后(hou)的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)號(hao)擦除了之前的(de)(de)歷(li)史極值，使電(dian)壓(ya)(ya)-輸出(chu)力(li)曲(qu)線重(zhong)新回到(dao)了遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)主(zhu)(zhu)環(huan)(huan)之上(shang)。此實(shi)驗很好(hao)說(shuo)明了在(zai)電(dian)壓(ya)(ya)-輸出(chu)力(li)遲(chi)(chi)滯(zhi)(zhi)現(xian)(xian)象中的(de)(de)擦除特性(xing)。

　　2、一致特性(xing)

圖：遲滯現象(xiang)的一致特性(xing)

　　在時(shi)域信號中5s到10s之(zhi)(zhi)間與(yu)30s到35s之(zhi)(zhi)間存在(zai)局(ju)部(bu)極大(da)值(zhi)和(he)(he)局(ju)部(bu)極小值(zhi)分別(bie)為60V和(he)(he)30V的(de)兩個(ge)相同的(de)三角波信號。在(zai)電(dian)壓-力(li)曲線上(shang)表(biao)現如上(shang)圖b所示，由于歷史極值(zhi)的(de)不同，遲(chi)滯子(zi)環(huan)(huan)在(zai)電(dian)壓-輸出力(li)平面(mian)上(shang)的(de)位置發生了改變，但是遲(chi)滯子(zi)環(huan)(huan)大(da)小完(wan)全相同，形狀全等。遲(chi)滯現象(xiang)(xiang)的(de)一(yi)致特(te)性(xing)(xing)對后續(xu)的(de)建模和(he)(he)控制算法能(neng)夠(gou)帶來(lai)一(yi)定的(de)啟(qi)發作用，遲(chi)滯現象(xiang)(xiang)的(de)一(yi)致特(te)性(xing)(xing)說明(ming)壓電(dian)驅動器(qi)的(de)遲(chi)滯現象(xiang)(xiang)存在(zai)一(yi)種固定的(de)非線性(xing)(xing)映射關系，而不是一(yi)種隨機時變的(de)狀態(tai)。

　　3、頻(pin)率相(xiang)關性

圖(tu)：遲滯現象的頻率相(xiang)關性

　　通過(guo)遲滯現象頻率相關性(xing)實(shi)驗，實(shi)驗采用(yong)參數如下(xia)：輸(shu)入(ru)電(dian)壓幅值為0~80V，頻率分別為(wei)20Hz、60Hz、100Hz、200Hz、300Hz的正弦(xian)波激勵壓電(dian)驅動器，同步(bu)采(cai)集輸入電(dian)壓與輸出力繪制不同頻率下(xia)的電(dian)壓-輸出力遲滯曲線(xian)。

　　安泰ATA-308功率放大器的指標參數：

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