MFC迟滞效应分析与补偿

【作者】 武文华； 刘宽； 周文雅； 杜宇；

【机构】 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室； 大连理工大学工程力学系；

【摘要】 MFC(Macro Fiber Composite)宏纤维复合材料是一种新型压电材料,它保留了压电材料响应迅速、机电换能效率高等优点的同时,也弥补了早期压电材料脆性大、不易加工的缺陷,另外MFC压电材料封装完备,环境适应性强,适用于各类工程结构的变形及振动控制。与其他压电作动器相似,MFC压电材料也存在由铁电效应引起的输入与输出间非线性迟滞效应,导致其在不同频率振动抑制中难以准确的控制。因此,准确的描述迟滞效应并开展补偿研究是MFC压电材料减振降噪控制研究的重要问题之一。为了解决这一问题,本文基于SMART MATERIAL公司研发的P1型MFC压电材料,针对其迟滞现象及补偿方法开展了研究。首先,利用模型试验,对MFC压电材料在不同输入幅值和频率条件下的迟滞曲线进行定量研究;基于实验结果,选择利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型来描述MFC压电材料的迟滞现象;然后求取迟滞逆模型,利用开环前馈逆补偿控制方法对MFC压电材料开展了迟滞补偿和控制算法研究;最后将基于PI模型与前馈逆补偿设计的复合控制方案应用于实验,对MFC压电材料的迟滞现象进行实时补偿,进而验证该复合控制方案的有效性和实用性。更多还原