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Svelato il "delicato" segreto dell'alta tensione dietro la stampa a getto singolo a corrente alternata

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Nome dell'esperimento: Test delle prestazioni di attuatori in elastomero dielettricoObiettivo della ricerca:Attenuare il rischio di danni alle persone

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Nome dell'esperimento: Test delle prestazioni di attuatori dielettrici elastomerici

Direzione della ricerca:
Per mitigare l'isteresi a farfalla e le caratteristiche di creep negli attuatori in elastomero dielettrico, il presente lavoro propone un nuovo algoritmo di controllo con retroazione in uscita basato sulla compensazione inversa implicita per l'isteresi a farfalla con effetti di creep. L'algoritmo di compensazione inversa implicita è un meccanismo di disaccoppiamento online che ricava un segnale di controllo effettivo approssimativo dal segnale di controllo temporaneo affetto da isteresi e creep. In primo luogo, è stato sviluppato un modello di isteresi a farfalla con effetti di creep per l'attuatore in elastomero dielettrico. Infine, applicando tecniche di inizializzazione per impostare i valori iniziali della legge adattiva e dei segnali di controllo virtuali, si è ottenuto un errore di inseguimento L limitato. I risultati della validazione sperimentale dimostrano l'efficacia dello schema di controllo proposto.

Obiettivo dell'esperimento:
Testare le prestazioni dell'attuatore in elastomero dielettrico e valutare se è in grado di ottenere l'effetto desiderato in presenza di alta tensione, fornendo una base per gli esperimenti successivi.

Apparecchiature di prova:
Pellicola di elastomero dielettrico, sensore di spostamento laser, controller del sensore, amplificatore ad alta tensione, computer, ecc.

Procedura sperimentale:
Sulla base dell'attuatore in elastomero dielettrico fabbricato, è stata creata una piattaforma di prova utilizzando un sensore di spostamento laser, un amplificatore ad alta tensione, una scheda di acquisizione dati multifunzionale di ingresso/uscita e altre apparecchiature, come mostrato nella figura seguente.

Piattaforma di prova dell'elastomero dielettrico

Figura: Piattaforma di prova per elastomeri dielettrici

Il sistema di attuazione dell'elastomero dielettrico è descritto come segue:
Una pellicola di elastomero dielettrico è stata prestirata biassialmente di un fattore 4 e fissata a un telaio circolare in polimetilmetacrilato. Su entrambi i lati della pellicola di elastomero dielettrico, con un diametro interno di 40 mm e un diametro esterno di 60 mm, è stato applicato del grasso conduttivo al carbonio. Al centro della pellicola di elastomero dielettrico, dove non è stato applicato il grasso conduttivo al carbonio, è stato posizionato un carico in PMMA.

Il setup sperimentale comprendeva:

Il sistema di attuazione anulare in elastomero dielettrico

Un sensore di spostamento laser installato per misurare lo spostamento del carico

Un monitor del sensore (LK-G5001P, Keyence) collegato al sensore laser per ricevere i dati di misurazione

Un amplificatore ad alta tensione che ha amplificato il segnale di ingresso di pilotaggio di 1000 volte

Un dispositivo di ingresso/uscita multifunzionale per la trasmissione e la registrazione dei dati di ingresso e di uscita

Risultati sperimentali:
I test sperimentali hanno rivelato che quando l'ampiezza della tensione di pilotaggio sinusoidale superava i 3 kV, l'attuatore in elastomero dielettrico presentava una deformazione significativa. Le figure da 2-3 a 2-5 mostrano la deformazione dell'elastomero dielettrico con tensioni di pilotaggio sinusoidali rispettivamente di 3,5 kV, 4,0 kV e 4,5 kV. In base alle misurazioni del sensore di spostamento laser, la deformazione massima indotta elettricamente dell'attuatore in elastomero dielettrico ha superato il 900%.

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I risultati dei test sono illustrati nella Figura 2-3. La Figura 2-3(a) presenta i risultati sperimentali dello spostamento in uscita dell'attuatore in elastomero dielettrico con una tensione di pilotaggio sinusoidale di 3,5 kV a 1 Hz, mentre la Figura 2-3(b) mostra la risposta ingresso-uscita dell'elastomero dielettrico in questa condizione di pilotaggio. Si può osservare che, in presenza di una tensione di pilotaggio sinusoidale, l'elastomero dielettrico presenta un fenomeno di isteresi a doppio anello, diverso dall'isteresi a singolo anello osservata nei tradizionali attuatori rigidi in materiale intelligente. Le figure 2-4(a) e 2-5(a) mostrano i risultati sperimentali dello spostamento in uscita dell'attuatore in elastomero dielettrico con tensioni di pilotaggio sinusoidali rispettivamente di 4,0 kV e 4,5 kV a 1 Hz. Le figure 2-4(b) e 2-5(b) illustrano le risposte input-output dell'elastomero dielettrico in queste condizioni di pilotaggio. È evidente che il fenomeno dell'isteresi a farfalla dell'attuatore in elastomero dielettrico presenta variazioni non lineari sotto tensioni di pilotaggio di diversa ampiezza.

Amplificatore ad alta tensione consigliato: Amplificatore ad alta tensione ATA-7050

Specifiche e parametri dell'amplificatore ad alta tensione ATA-7050

Figura: Specifiche e parametri dell'amplificatore ad alta tensione ATA-7050

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