陈岚峰, 崔 崧

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)



基于IPMC分数阶系统的频域辨识研究

陈岚峰, 崔 崧

(沈阳师范大学 物理科学与技术学院, 沈阳 110034)

IPMC是一类具有很好应用前景的电活性智能材料,但响应机理复杂且具有非线性限制了其开发与应用。分数阶微积分理论和整数阶微积分理论几乎同时诞生,是对整数阶控制理论的概括和补充。为了精确的建立能够描述IPMC驱动器性能的模型,首先,设计频率变化的chirp电压信号激励IPMC驱动器,得到时域响应数据,并应用matlab的时域-频域转换函数把时域数据转换成频域数据,得到频域响应曲线伯德图。然后,应用系统辨识工具箱中的Levy、vinagre和sanko函数结合频域响应实验数据得到IPMC驱动器的辨识模型。最后,通过比较辨识效果和辨识精度指标,可见分数阶辨识模型要好于整数阶辨识模型,其中vinagre函数辨识得到的分数阶模型与实验数据的拟合效果最好,辨识精度最高。

IPMC; 频域响应曲线; 辨识效果; 分数阶模型

0 引 言

离子聚合物-金属复合材料(简称IPMC )被称为离子型人工肌肉,是人工肌肉的一种。在仿生机械中,它是一类最基本的驱动器和传感器[1],受到各国科研人员广泛的关注,是目前被广泛看好的一种新型智能材料[2]。本文应用频率可变化的chirp信号作为模型辨识的输入电压信号,并使用位移测量系统对IPMC的位移形变进行测量,故而得到它的频率响应特性曲线。使用matlab提供的Levy、vinagre和sanko等辨识函数对IPMC频域响应特性曲线辨识,能够得到更为精确的分数阶模型。……