自莱特兄弟发明第一架飞机以来,人们一直致力于设计一种能够类似鸟类飞翔的飞行器。随着科技的发展,“变体飞行器”的概念逐步得到了国内外研究学者的重视。变体飞行器可以根据不同的飞行环境和飞行目的调整机翼形状,自主地改变气动特性以保持最佳翼载。变体飞行器早期的形变是通过机械装置实现,现今大多采用智能材料代替繁琐的机械结构。目前,如何实现机翼独立自主地变形以及精确控制是变形控制技术应用于工程实践的关键所在。基于此,本文以悬臂梁作为机翼的缩比模型研究机翼自感知变形控制。被控对象以柔性悬臂梁为主体,系统驱动器采用压电复合纤维材料(Macro Fiber Composite,MFC)。压电悬臂梁系统存在机电耦合、迟滞非线性等问题,阻碍模型的构建。不仅如此,压电悬臂梁的变形监测大多依赖于向系统中附加传感器,然而在实际应用中,由于气流、噪声等因素,使传感过程的测量误差较大,这对传感器和控制器的设计提出了挑战。本文通过剖析压电材料的正逆压电效应,根据双向换能器理论建立双端口网络,提出采用两片MFC分别作为系统传感器和驱动器的方案,实现压电悬臂梁系统的自传感和自驱动。在分析悬臂梁系统特性的基础上,运用Modified Prandtl-Ishlinskii模型辨识迟滞系统,并求解其逆模型进行开环前馈补偿,解决系统建模中存在的非线性的问题,实现静态系统线性化。针对压电悬臂梁系统控制器设计,首先利用ARMAX模型辨识系统传递函数;然后采用增量式PID控制器作为系统变形控制器,通过选取现阶段比较典型的智能算法优化PID参数,并对响应曲线进行性能分析比较;最终提出了一种复合粒子群算法优化PID控制器参数的方法,经优化后的系统响应速度快,能够有效提高控制效率。在MATLAB/Simulink仿真平台上辨识系统的迟滞模型和传递函数,并对自感知过程的实现进行大量数值仿真验证。搭建压电悬臂梁系统的硬件平台,以LabVIEW软件作为人机交互平台,将开环迟滞逆补偿、自感知驱动器和复合粒子群优化控制算法有机结合起来,设计闭环控制器。实验结果表明,设计的压电悬臂梁系统可以用MFC输出的电压量线性表征悬臂梁系统位移,实现传感功能,再通过驱动MFC实现变形控制,进而实现自感知变形控制;经优化后的控制器响应速度快,上升时间为0.12s,调节时间达到0.32s,超调为1.72%,稳态跟踪误差在5%以内。