基于离子聚合物-金属复合物材料的分数阶控制及参数整定  

Fractional Order Control and Parameters Tuning Based on IPMC

作　　者：陈岚峰[1,2] 李娜[1,3] 

机构地区：[1]东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004 [2]沈阳师范大学物理科学与技术学院,沈阳110034 [3]沈阳理工大学应用技术学院,抚顺113112

出　　处：《科学技术与工程》2014年第30期8-11,45,共5页Science Technology and Engineering

基　　金：国家自然科学基金(61174145)资助

摘　　要：离子聚合物-金属复合物材料(ionic polymer-metal composite,IPMC)是一种人工肌肉材料,作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发。使用分数阶控制器可以提高对动态系统的控制能力。为了说明分数阶控制的优越性,并对拟合精度高的IPMC分数阶模型设计最优分数阶控制器。首先针对IPMC驱动器的分数阶模型分别设计了整数阶PID控制器和最优分数阶PIlDm控制器。然后,比较分析控制效果可见分数阶控制的上升时间更快,超调量更小,证明了应用分数阶控制方法可以使得被控系统的性能得到明显改善。最后,针对分数阶控制器的各个参数的变化对系统的影响做了详细的分析,故而可以选择最优参数实现分数阶最优控制。IPMC is an artificial muscle material.It is very suitable for the development of biomimetic robots as a new actuator.Using of fractional order control can improve the dynamic system control capability.The purpose is to describe the advantages of fractional order control and design optimal fractional order controller for the high fitting degree of IPMC fractional order model.Firstly,integer order PID controller and optimal fractional order controller are designed for the IPMC fractional order drive model.Then,the comparison and analysis of control result shows that rise time is faster and overshoot is smaller of fractional order control.So it proves the control performance of system is significantly improved which is applied of fractional order control method.Finally,the impact of fractional controller parameters changing on the system is analyzed in detail.Therefore the optimal parameters can be selected to achieve optimal fractional order control.

关 键 词：人工肌肉 拟合 控制效果 最优分数阶控制 

分 类 号：TB333[一般工业技术—材料科学与工程] TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]