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Enthüllung des "sanften" Hochspannungsgeheimnisses hinter dem AC-getriebenen Single-Jet-Druck

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Name des Experiments: Leistungsprüfung von dielektrischen Elastomer-AktuatorenForschungsrichtung:Abschwächung der

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Name des Experiments: Leistungsprüfung von dielektrischen Elastomer-Aktuatoren

Richtung der Forschung:
Zur Abschwächung der Schmetterlingshysterese und der Kriecheigenschaften in dielektrischen Elastomeraktoren wird in diesem Papier ein neuartiger Ausgangsrückkopplungsregelungsalgorithmus vorgeschlagen, der auf einer impliziten inversen Kompensation für Schmetterlingshysterese mit Kriecheffekten basiert. Der implizite inverse Kompensationsalgorithmus ist ein Online-Entkopplungsmechanismus, der aus dem durch Hysterese und Kriechen beeinflussten temporären Steuersignal ein ungefähres tatsächliches Steuersignal ableitet. Zunächst wurde ein Schmetterlings-Hysteresemodell mit Kriecheffekten für den dielektrischen Elastomerantrieb entwickelt. Durch die Anwendung von Initialisierungstechniken zur Festlegung von Anfangswerten für das adaptive Gesetz und die virtuellen Steuersignale wurde schließlich ein begrenzter Schleppfehler L erreicht. Die Ergebnisse der experimentellen Validierung zeigen die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Kontrollsystems.

Ziel des Experiments:
Testen der Leistung des dielektrischen Elastomer-Aktuators und Bewertung, ob er die gewünschte Wirkung unter Hochspannung erzielen kann, um eine Grundlage für weitere Experimente zu schaffen.

Testausrüstung:
Dielektrische Elastomerfolie, Laser-Wegsensor, Sensor-Controller, Hochspannungsverstärker, Computer usw.

Experimentelles Verfahren:
Auf der Grundlage des hergestellten dielektrischen Elastomer-Aktuators wurde eine Testplattform mit einem Laser-Wegsensor, einem Hochspannungsverstärker, einer multifunktionalen Eingangs-/Ausgangs-Datenerfassungskarte und anderen Geräten eingerichtet, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Testplattform für dielektrische Elastomere

Abbildung: Testplattform für dielektrische Elastomere

Das System zur Betätigung des dielektrischen Elastomers wird wie folgt beschrieben:
Eine dielektrische Elastomerfolie wurde biaxial um den Faktor 4 vorgedehnt und auf einem runden Rahmen aus Polymethylmethacrylat befestigt. Auf beiden Seiten der dielektrischen Elastomerfolie mit einem Innendurchmesser von 40 mm und einem Außendurchmesser von 60 mm wurde leitfähiges Kohlenstofffett aufgetragen. In der Mitte des dielektrischen Elastomerfilms, wo kein leitfähiges Kohlenstofffett aufgetragen wurde, wurde dann eine PMMA-Last angebracht.

Der Versuchsaufbau umfasste:

Das ringförmige dielektrische Elastomer-Antriebssystem

Ein Laser-Wegsensor zur Messung der Lastverschiebung

Ein Sensormonitor (LK-G5001P, Keyence), der mit dem Lasersensor verbunden ist, um Messdaten zu empfangen

Ein Hochspannungsverstärker, der das Eingangssignal um das 1000-fache verstärkt

Ein multifunktionales Eingangs-/Ausgangsgerät zur Übertragung und Aufzeichnung von Eingangs- und Ausgangsdaten

Experimentelle Ergebnisse:
Experimentelle Tests ergaben, dass der dielektrische Elastomer-Aktuator eine erhebliche Verformung aufwies, wenn die Amplitude der sinusförmigen Antriebsspannung 3 kV überstieg. Die Abbildungen 2-3 bis 2-5 zeigen die Verformung des dielektrischen Elastomers bei sinusförmigen Antriebsspannungen von 3,5 kV, 4,0 kV bzw. 4,5 kV. Basierend auf den Messungen des Laser-Wegsensors betrug die maximale elektrisch induzierte Verformung des dielektrischen Elastomeraktors mehr als 900 %.

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Die Testergebnisse sind in Abbildung 2-3 dargestellt. Abbildung 2-3(a) zeigt die experimentellen Ergebnisse der Auslenkung des dielektrischen Elastomeraktors unter einer sinusförmigen Antriebsspannung von 3,5 kV bei 1 Hz, während Abbildung 2-3(b) die Eingangs-Ausgangsreaktion des dielektrischen Elastomers unter diesen Antriebsbedingungen zeigt. Es ist zu erkennen, dass das dielektrische Elastomer bei sinusförmiger Ansteuerspannung eine Zweischleifenhysterese aufweist, die sich von der Einschleifenhysterese herkömmlicher starrer Aktoren aus intelligenten Materialien unterscheidet. Die Abbildungen 2-4(a) und 2-5(a) zeigen die experimentellen Ergebnisse der Auslenkung des dielektrischen Elastomer-Aktuators bei sinusförmigen Antriebsspannungen von 4,0 kV bzw. 4,5 kV bei 1 Hz. In den Abbildungen 2-4(b) und 2-5(b) sind die Eingangs-/Ausgangsreaktionen des dielektrischen Elastomers unter diesen Ansteuerungsbedingungen dargestellt. Es ist offensichtlich, dass das Schmetterlings-Hysterese-Phänomen des dielektrischen Elastomer-Aktuators bei Ansteuerspannungen mit unterschiedlichen Amplituden nichtlineare Änderungen aufweist.

Empfohlener Hochspannungsverstärker: ATA-7050 Hochspannungsverstärker

Spezifikationen und Parameter des Hochspannungsverstärkers ATA-7050

Abbildung: Technische Daten und Parameter des Hochspannungsverstärkers ATA-7050

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