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A High Gain Dual Stage Converter for Driving Dielectric Elastomer Actuators in Microrobotic Applications

机译：在微机器人应用中驱动介电弹性体致动器的高增益双级转换器

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Dielectric elastomer is a feasible actuator to convert electrical energy to mechanical deformation with great potential use in microrobots. Critical challenges including the requirement for high drive voltage converter and low mass, compact size and high power density remain to be addressed. In this paper, a high voltage converter is proposed. Two cascade tapped-inductors (TPIs) are combined with the Ziegler-Nichols proportion-integral-derivative (PID) control algorithm to obtain the desired high gain in the DC/DC conversion stage. Furthermore, a special digital control algorithm is designed to generate arbitrary drive signal with smaller size. The simulation and experimental validation verify the ability of the circuit to drive an 1 kV dielectric elastomer at 5 Hz for microrobotic applications.
机译：介电弹性体是一种可行的致动器，可以将电能转换为机械变形，并在微型机器人中具有很大的潜力。关键挑战包括对高驱动电压转换器的要求以及低质量，紧凑尺寸和高功率密度的需求仍待解决。本文提出了一种高压转换器。将两个级联抽头电感器（TPI）与Ziegler-Nichols比例积分微分（PID）控制算法组合在一起，以在DC / DC转换阶段获得所需的高增益。此外，还设计了一种特殊的数字控制算法来生成尺寸较小的任意驱动信号。仿真和实验验证验证了该电路在微机器人应用中以5 Hz的频率驱动1 kV介电弹性体的能力。

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