技術(shù)特征：

1.一種多壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)的懸臂梁控制方法，其特征是，控制方法先確定兩對(duì)壓電纖維復(fù)合材料在懸臂梁表面上的粘貼位置，采用一個(gè)非接觸式的高分辨率激光位移傳感器測(cè)量懸臂梁自由端位移信號(hào)，則整個(gè)系統(tǒng)視為一個(gè)兩輸入單輸出系統(tǒng)；分別建立兩個(gè)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型，根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)及系統(tǒng)整體的輸入輸出關(guān)系，確定每個(gè)子系統(tǒng)占比系數(shù)；考慮建模誤差及子系統(tǒng)之間的相互耦合，基于H_∞魯棒控制理論分別為每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)魯棒控制器；采用分時(shí)控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)多壓電纖維復(fù)合材料驅(qū)動(dòng)的懸臂梁系統(tǒng)的精確控制；控制方法具體步驟如下：

步驟一：確定兩對(duì)壓電纖維復(fù)合材料在懸臂梁表面上的粘貼位置，將第一對(duì)壓電纖維復(fù)合材料通過雙液型環(huán)氧樹脂膠粘劑對(duì)稱粘貼于懸臂梁自由端的前后面，將第二對(duì)壓電纖維復(fù)合材料通過雙液型環(huán)氧樹脂膠粘劑對(duì)稱粘貼于懸臂梁中部的前后面，對(duì)第一對(duì)壓電纖維復(fù)合材料施加控制電壓V₁，對(duì)第二對(duì)壓電纖維復(fù)合材料施加控制電壓V₂，且V₁和V₂不同，采用一個(gè)非接觸式的高分辨率激光位移傳感器測(cè)量懸臂梁自由端位移信號(hào)，則整個(gè)系統(tǒng)可視為一個(gè)兩輸入單輸出系統(tǒng)；

步驟二：第一對(duì)壓電纖維復(fù)合材料與懸臂梁自由端位移之間構(gòu)成子系統(tǒng)1，第二對(duì)壓電纖維復(fù)合材料與懸臂梁自由端位移之間構(gòu)成子系統(tǒng)2，子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2的動(dòng)態(tài)模型分別用公式(1)求出：

$G\left(s\right)=\frac{b}{a_1{s}^2+a_{2}s+1}---\left(1\right)$

式中：a₁和a₂為模型系數(shù)，b為比例增益；子系統(tǒng)1的動(dòng)態(tài)模型用G₁(s)表示，子系統(tǒng)2的動(dòng)態(tài)模型用G₂(s)表示；子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型參數(shù)求解步驟為：測(cè)試子系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，然后采用自回歸算法進(jìn)行參數(shù)求解；

步驟三：測(cè)試第一對(duì)壓電纖維復(fù)合材料在200V驅(qū)動(dòng)電壓單獨(dú)作用下懸臂梁自由端位移d₁，第二對(duì)壓電纖維復(fù)合材料在200V驅(qū)動(dòng)電壓單獨(dú)作用下懸臂梁自由端位移d₂，以及兩對(duì)壓電纖維復(fù)合材料共同在200V驅(qū)動(dòng)電壓作用下懸臂梁自由端總位移D，確定子系統(tǒng)1的占比系數(shù)k₁＝d₁/D、子系統(tǒng)2的占比系數(shù)k₂＝d₂/D，且k₁和k₂應(yīng)滿足：k₁+k₂＝1；

步驟四：考慮系統(tǒng)建模誤差以及子系統(tǒng)1和子系統(tǒng)2之間的相互耦合干擾，基于H_∞控制理論為子系統(tǒng)1設(shè)計(jì)魯棒控制器1，為子系統(tǒng)2設(shè)計(jì)魯棒控制器2，其中魯棒控制器1表示為K₁(s)，魯棒控制器2表示為K₂(s)；魯棒控制器具體求解步驟為：基于混合靈敏度問題，考慮系統(tǒng)控制性能指標(biāo)的要求，選取合適的加權(quán)函數(shù)w₁(s)、w₂(s)和w₃(s)，并利用MATLAB魯棒控制工具箱求解魯棒控制器；其中加權(quán)函數(shù)w₁(s)、w₂(s)和w₃(s)的表達(dá)式如下：

$w_1\left(s\right)=\mathrm{\α}\·\frac{{\mathrm{\τ}}_{1}s+1}{{\mathrm{\τ}}_{2}s+1}---\left(2\right)$

w₂(s)＝β (3)

w₃(s)＝γ (4)

其中，α為權(quán)函數(shù)w₁(s)的系數(shù)，τ₁和τ₂為時(shí)間常數(shù)，β和γ為常數(shù)；采用MATLAB魯棒控制工具箱求解魯棒控制器具體程序?yàn)椋?/p>

[P]＝augtf(G,w₁,w₂,w₃) (5)

[K]＝hinfsyn(P) (6)

其中，P為廣義系統(tǒng)狀態(tài)空間表達(dá)式，G、w₁、w₂、w₃分別為G(s)、w₁(s)、w₂(s)和w₃(s)的狀態(tài)空間實(shí)現(xiàn)，K為K(s)的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)，最終得到魯棒控制器表達(dá)式為：

K(s)＝zpk(K) (7)

魯棒控制器具體實(shí)現(xiàn)方式在PC機(jī)中采用LabVIEW軟件編程實(shí)現(xiàn)；

步驟五：采用分時(shí)控制方法控制兩個(gè)子系統(tǒng)，設(shè)懸臂梁自由端理想位移為d；分時(shí)控制方法具體實(shí)施步驟為：先將k₁d與懸臂梁自由端輸出位移信號(hào)y之間的誤差e₁傳送給K₁(s)，魯棒控制器1產(chǎn)生控制信號(hào)u₁經(jīng)過電壓放大器放大后產(chǎn)生控制電壓V₁驅(qū)動(dòng)第一對(duì)壓電纖維復(fù)合材料產(chǎn)生張力，從而控制懸臂梁，直至懸臂梁自由端位移達(dá)到k₁d，然后保持子系統(tǒng)1的控制電壓V₁不變；將理想位移d與懸臂梁自由端輸出位移y之間的誤差e傳送給K₂(s)，魯棒控制器2產(chǎn)生控制信號(hào)u₂并經(jīng)過電壓放大器放大后產(chǎn)生控制電壓V₂驅(qū)動(dòng)第二對(duì)壓電纖維復(fù)合材料產(chǎn)生張力，從而控制懸臂梁，使懸臂梁自由端總位移達(dá)到d，且滿足控制精度要求。