应用案例

　　随着航天领域发展，高精度大型空间结构需求迫切，可展开卫星反射器作为空间天线核心，其形面精度对高分辨率对地观测至关重要，但薄膜空间结构的在轨形面控制与测量面临巨大挑战。控制方面，已有温度梯度、边界、绳索、电压等多种研究方法，其中PVDF压电作动器借助逆压电效应实现薄膜主动控制，且有相关控制策略研究；但在轨形面观测技术研究匮乏，因此一体化传感与作动的薄膜执行器有望为该问题提供新解决方案。

　　实验名称：DE作动器验证实验

　　实验原理：基于介电弹性体（DE）的力电耦合特性，建立含超弹性、黏弹性的动力学方程，通过Ogden超弹性模型表征材料本构关系，引入黏弹性模型修正动态特性。利用Newmark-β积分算法求解非线性微分方程组，通过实验数据辨识弹簧刚度、介电常数、黏弹性系数等关键参数，并验证模型准确性。同时DE执行器与薄膜结构的受力平衡关系，通过传感功能定位薄膜变形前后的平衡位置，计算所需驱动电压。迭代调节输入电压，利用DE作动器的主动变形能力修正薄膜形面，直至恢复目标位置，验证传感-作动一体化控制效果。

　　实验框图：

　　实验实拍图：

　　实验过程：组装含函数发生器、电压放大器、激光位移传感器、数据采集万用表的实验平台。通过准静态拉伸实验测量弹簧力-位移曲线拟合刚度系数；无电压下拉伸DE薄膜获取力-位移曲线，辨识材料本构参数；加载不同电压测量支反力，计算相对介电常数。不同速率拉伸DE薄膜，对比力-位移曲线辨识黏弹性参数。施加简谐波、阶跃电压及扫频测试，对比实验与仿真的位移响应，验证模型精度并确定作动器带宽。搭建含电子万能试验机、激光位移传感器、DE执行器与聚酰亚胺薄膜的实验平台，通过细绳连接DE执行器与薄膜。记录薄膜初始平衡位置及对应DE阻抗；施加集中载荷，定位变形后的平衡位置并计算张力。基于受力平衡方程计算所需驱动电压，加载后通过传感功能检验位置偏差，迭代修正电压直至薄膜恢复初始形面；额外验证多DE执行器阵列的控制可能性。

　　应用方向：高精度空间薄膜天线的形面在轨测量与主动控制，满足深空探测、对地侦测、大通量通信等,柔性泵、软阀、软体机器人、人工肌肉等智能执行器、微小位移传感。

　　产品推荐：ATA-7000系列高压放大器

　　图：ATA-7000系列高压放大器指标参数

　　图：ATA-700系列高压放大器指标参数

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