光学精密工程
光學精密工程
광학정밀공정
OPTICS AND PRECISION ENGINEERING
2014年
3期
616-625
,共10页
压电作动器%率相关迟滞%Hammerstein模型%自适应逆%复合控制
壓電作動器%率相關遲滯%Hammerstein模型%自適應逆%複閤控製
압전작동기%솔상관지체%Hammerstein모형%자괄응역%복합공제
piezoelectric actuator%rate-dependent hysteresis%Hammerstein model%adaptive inverse%compound control
为了降低率相关迟滞特性对压电作动器的影响,研究了基于Hammerstein模型的建模方法和实时跟踪控制策略.以改进的Prandtl-Ishlinskii(MPI)模型表示静态非线性部分,以外因输入自回归模型(Autoregressive Model with Exogenous Input ARX)表示动态线性部分,建立了能够描述压电作动器率相关迟滞特性的Hammerstein模型.基于所建Hammerstein模型,设计了基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略.最后,设计并实现了基于前馈逆补偿和PI反馈的复合控制策略来对比和验证所设计的控制策略的有效性.验证实验显示:采用文中设计的控制策略实时跟踪100 Hz以内,幅值为11 μm的单一频率信号和扫频信号以及变幅值的复合频率信号和正弦扫描信号时,均方根误差为0.280 8～0.437 3μm,相对误差为0.016 5～0.024 4,并且具有良好的实时性能.与基于前馈逆补偿和PI反馈的复合控制策略相比,提出的基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略具有更高的跟踪精度.
為瞭降低率相關遲滯特性對壓電作動器的影響,研究瞭基于Hammerstein模型的建模方法和實時跟蹤控製策略.以改進的Prandtl-Ishlinskii(MPI)模型錶示靜態非線性部分,以外因輸入自迴歸模型(Autoregressive Model with Exogenous Input ARX)錶示動態線性部分,建立瞭能夠描述壓電作動器率相關遲滯特性的Hammerstein模型.基于所建Hammerstein模型,設計瞭基于前饋自適應逆補償和PI反饋的複閤控製策略.最後,設計併實現瞭基于前饋逆補償和PI反饋的複閤控製策略來對比和驗證所設計的控製策略的有效性.驗證實驗顯示:採用文中設計的控製策略實時跟蹤100 Hz以內,幅值為11 μm的單一頻率信號和掃頻信號以及變幅值的複閤頻率信號和正絃掃描信號時,均方根誤差為0.280 8～0.437 3μm,相對誤差為0.016 5～0.024 4,併且具有良好的實時性能.與基于前饋逆補償和PI反饋的複閤控製策略相比,提齣的基于前饋自適應逆補償和PI反饋的複閤控製策略具有更高的跟蹤精度.
위료강저솔상관지체특성대압전작동기적영향,연구료기우Hammerstein모형적건모방법화실시근종공제책략.이개진적Prandtl-Ishlinskii(MPI)모형표시정태비선성부분,이외인수입자회귀모형(Autoregressive Model with Exogenous Input ARX)표시동태선성부분,건립료능구묘술압전작동기솔상관지체특성적Hammerstein모형.기우소건Hammerstein모형,설계료기우전궤자괄응역보상화PI반궤적복합공제책략.최후,설계병실현료기우전궤역보상화PI반궤적복합공제책략래대비화험증소설계적공제책략적유효성.험증실험현시:채용문중설계적공제책략실시근종100 Hz이내,폭치위11 μm적단일빈솔신호화소빈신호이급변폭치적복합빈솔신호화정현소묘신호시,균방근오차위0.280 8～0.437 3μm,상대오차위0.016 5～0.024 4,병차구유량호적실시성능.여기우전궤역보상화PI반궤적복합공제책략상비,제출적기우전궤자괄응역보상화PI반궤적복합공제책략구유경고적근종정도.
