电压放大器在自感知的悬臂梁变形控制研究中的应用

　　实验名称：自感知执行系统变形控制实验

　　测试目的：对自感知压电悬臂梁系统进行了理论分析、迟滞补偿、自感知执行系统建模及控制器设计，解决了悬臂梁系统固有的非线性迟滞问题，建立了自感知压电悬臂梁系统，设计了基于C-PSO算法的PID变形控制器，并在MATLAB软件中进行了一系列的对比实验和仿真分析。本章介绍实验系统及搭建的硬件平台，进一步验证自感知悬臂梁系统的控制效果。

　　测试设备：电压放大器、NI数据采集卡、激光位移传感器、悬臂梁系统驱动器与传感器等。

　　图1：实验系统总体框图

　　实验过程：

　　设计自感知压电悬臂梁控制系统，搭建系统硬件平台，然后通过MATLAB软件与LabVIEW软件相互配合搭建软件平台，其中MATLAB有强大的数据计算能力并且集成了各领域数据处理工具包、提供多种控制算法函数，并且在处理数据和系统仿真中起着至关重要作用；LabVIEW采用程序框图形式的G语言，在图形界面开发、信号测量、循环处理、软件和硬件通讯方面更具优势。在本实验中，LabVIEW作为数据采集平台和人机交互平台，可以采集实验数据以提供给MATLAB进行系统辨识、数据分析处理及系统控制器参数寻优，设计适用于本系统的控制器。因此，运用MATLAB与LabVIEW联合编程技术，实现两者的优势互补。

　　实验结果：

　　进行了实验系统设计及实验结果验证两部分，实验设计包括对硬件系统和软件系统的设计。选取实验硬件设备，搭建硬件平台；在软件方面，用LabVIEW软件实现采集模块、迟滞补偿模块、自感知变形控制器模块的面板和程序框图设计；采用MATLAB软件进行PID控制器参数寻优，并设计基于C-PSO算法优化的PID参数部分。LabVIEW与MATLAB的协同配合，设计出响应速度快、调节时间短、无超调的自感知变形控制系统。

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　　图：ATA-2081高压放大器指标参数

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