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Revelación del secreto de la alta tensión "suave" que se esconde tras la impresión monohorro con corriente alterna

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Nombre del experimento: Pruebas de rendimiento de actuadores de elastómero dieléctricoDirección de la investigación:Para mitigar

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Nombre del experimento: Pruebas de rendimiento de actuadores de elastómero dieléctrico

Dirección de la investigación:
Para mitigar las características de histéresis de mariposa y fluencia en actuadores de elastómero dieléctrico, este trabajo propone un novedoso algoritmo de control de realimentación de salida basado en la compensación inversa implícita para histéresis de mariposa con efectos de fluencia. El algoritmo de compensación inversa implícita es un mecanismo de desacoplamiento en línea que deriva una señal de control real aproximada a partir de la señal de control temporal afectada por la histéresis y la fluencia. En primer lugar, se desarrolló un modelo de histéresis de mariposa con efectos de fluencia para el actuador de elastómero dieléctrico. Finalmente, aplicando técnicas de inicialización para establecer valores iniciales en la ley adaptativa y en las señales de control virtual, se consiguió un error de seguimiento L acotado. Los resultados de la validación experimental demuestran la eficacia del esquema de control propuesto.

Objetivo del experimento:
Probar el rendimiento del actuador de elastómero dieléctrico y evaluar si puede lograr el efecto deseado bajo alta tensión, proporcionando una base para experimentos posteriores.

Equipo de ensayo:
Película de elastómero dieléctrico, sensor láser de desplazamiento, controlador del sensor, amplificador de alta tensión, ordenador, etc.

Procedimiento experimental:
Basándose en el actuador de elastómero dieléctrico fabricado, se estableció una plataforma de prueba utilizando un sensor láser de desplazamiento, un amplificador de alto voltaje, una tarjeta multifuncional de adquisición de datos de entrada/salida, y otros equipos, como se muestra en la siguiente figura.

Plataforma de prueba de elastómero dieléctrico

Figura: Plataforma de prueba de elastómeros dieléctricos

El sistema de actuación del elastómero dieléctrico se describe a continuación:
Se estiró previamente una película de elastómero dieléctrico biaxialmente por un factor de 4 y se fijó a un marco circular de polimetacrilato de metilo. Se aplicó grasa conductora de carbono a ambos lados de la película de elastómero dieléctrico, con un diámetro interior de 40 mm y un diámetro exterior de 60 mm. A continuación, se colocó una carga de PMMA en el centro de la película de elastómero dieléctrico, donde no se aplicó grasa conductora de carbono.

El montaje experimental incluía:

El sistema de actuación anular de elastómero dieléctrico

Un sensor láser de desplazamiento instalado para medir el desplazamiento de la carga

Un monitor de sensor (LK-G5001P, Keyence) conectado al sensor láser para recibir los datos de medición

Un amplificador de alto voltaje que amplifica la señal de entrada de conducción 1000 veces

Un dispositivo multifuncional de entrada/salida para transmitir y registrar los datos de entrada y salida

Resultados experimentales:
Las pruebas experimentales revelaron que cuando la amplitud de la tensión de accionamiento sinusoidal superaba los 3 kV, el actuador de elastómero dieléctrico mostraba una deformación significativa. Las figuras 2-3 a 2-5 muestran la deformación del elastómero dieléctrico bajo tensiones de conducción sinusoidales de 3,5 kV, 4,0 kV y 4,5 kV, respectivamente. Según las mediciones del sensor de desplazamiento láser, la deformación máxima inducida eléctricamente del actuador de elastómero dieléctrico superó el 900%.

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Los resultados de las pruebas se muestran en la Figura 2-3. La Figura 2-3(a) presenta los resultados experimentales del desplazamiento de salida del actuador de elastómero dieléctrico bajo un voltaje de conducción sinusoidal de 3,5 kV a 1 Hz, mientras que la Figura 2-3(b) muestra la respuesta de entrada-salida del elastómero dieléctrico bajo esta condición de conducción. Se puede observar que bajo una tensión de accionamiento sinusoidal, el elastómero dieléctrico presenta un fenómeno de histéresis de doble bucle, que difiere de la histéresis de bucle único observada en los actuadores de material inteligente rígidos tradicionales. Las figuras 2-4(a) y 2-5(a) muestran los resultados experimentales del desplazamiento de salida del actuador de elastómero dieléctrico bajo tensiones de conducción sinusoidales de 4,0 kV y 4,5 kV a 1 Hz, respectivamente. Las figuras 2-4(b) y 2-5(b) muestran las respuestas de entrada-salida del elastómero dieléctrico bajo estas condiciones de conducción. Es evidente que el fenómeno de histéresis de mariposa del actuador de elastómero dieléctrico exhibe cambios no lineales bajo voltajes de conducción de diferentes amplitudes.

Amplificador de alta tensión recomendado: Amplificador de alta tensión ATA-7050

Especificaciones y parámetros del amplificador de alto voltaje ATA-7050

Figura: Especificaciones y parámetros del amplificador de alto voltaje ATA-7050

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