實驗名稱：自感知執(zhí)行系統(tǒng)變形控制實驗

測試目的：對自感知壓電懸臂梁系統(tǒng)進行了理論分析、遲滯補償、自感知執(zhí)行系統(tǒng)建模及控制器設(shè)計，解決了懸臂梁系統(tǒng)固有的非線性遲滯問題，建立了自感知壓電懸臂梁系統(tǒng)，設(shè)計了基于C-PSO算法的PID變形控制器，并在MATLAB軟件中進行了一系列的對比實驗和仿真分析。本章介紹實驗系統(tǒng)及搭建的硬件平臺，進一步驗證自感知懸臂梁系統(tǒng)的控制效果。

測試設(shè)備：電壓放大器、NI數(shù)據(jù)采集卡、激光位移傳感器、懸臂梁系統(tǒng)驅(qū)動器與傳感器等。

圖1：實驗系統(tǒng)總體框圖

實驗過程：

設(shè)計自感知壓電懸臂梁控制系統(tǒng)，搭建系統(tǒng)硬件平臺，然后通過MATLAB軟件與LabVIEW軟件相互配合搭建軟件平臺，其中MATLAB有強大的數(shù)據(jù)計算能力并且集成了各領(lǐng)域數(shù)據(jù)處理工具包、提供多種控制算法函數(shù)，并且在處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)仿真中起著至關(guān)重要作用；LabVIEW采用程序框圖形式的G語言，在圖形界面開發(fā)、信號測量、循環(huán)處理、軟件和硬件通訊方面更具優(yōu)勢。在本實驗中，LabVIEW作為數(shù)據(jù)采集平臺和人機交互平臺，可以采集實驗數(shù)據(jù)以提供給MATLAB進行系統(tǒng)辨識、數(shù)據(jù)分析處理及系統(tǒng)控制器參數(shù)尋優(yōu)，設(shè)計適用于本系統(tǒng)的控制器。因此，運用MATLAB與LabVIEW聯(lián)合編程技術(shù)，實現(xiàn)兩者的優(yōu)勢互補。

實驗結(jié)果：

進行了實驗系統(tǒng)設(shè)計及實驗結(jié)果驗證兩部分，實驗設(shè)計包括對硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。選取實驗硬件設(shè)備，搭建硬件平臺；在軟件方面，用LabVIEW軟件實現(xiàn)采集模塊、遲滯補償模塊、自感知變形控制器模塊的面板和程序框圖設(shè)計；采用MATLAB軟件進行PID控制器參數(shù)尋優(yōu)，并設(shè)計基于C-PSO算法優(yōu)化的PID參數(shù)部分。LabVIEW與MATLAB的協(xié)同配合，設(shè)計出響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)時間短、無超調(diào)的自感知變形控制系統(tǒng)。

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圖：ATA-2081高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇