具有遲滯非線性特性的壓電陶瓷作動(dòng)器的建模與控制.pdf

1、壓電陶瓷作動(dòng)器作為智能材料的一種，具有壓電效應(yīng)好、分辨率高、反應(yīng)速度快以及成本低等特點(diǎn)，在精密儀器、微位移和微控制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。壓電陶瓷作動(dòng)器本身所具有的遲滯非線性特性是一種強(qiáng)非線性，且這種遲滯非線性又是率相關(guān)的，這些都嚴(yán)重影響了控制精度，甚至導(dǎo)致控制系統(tǒng)發(fā)生震蕩，制約著它的應(yīng)用。本文首先建立壓電陶瓷作動(dòng)器的Hammerstein模型，然后深入研究了壓電陶瓷作動(dòng)器的跟蹤控制問(wèn)題，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
　　第一個(gè)部

2、分在分析總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)于壓電陶瓷作動(dòng)器建模的基礎(chǔ)上，分析各種模型的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用范圍，深入學(xué)習(xí)了Hammerstein模型理論?；诂F(xiàn)有的壓電陶瓷作動(dòng)器實(shí)物和相對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，采集壓電陶瓷作動(dòng)器輸入輸出數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)建立了Hammerstein模型，且和壓電作動(dòng)器實(shí)物相比模型的相對(duì)誤差很小，從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了建模方法的準(zhǔn)確性與可行性。
　　第二個(gè)部分首先是使用工業(yè)上最常用的PID控制器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，然后通過(guò)分析結(jié)果可以知道可能

3、是由于參數(shù)調(diào)節(jié)不準(zhǔn)確或者是PID控制器本身的局限性這兩個(gè)原因?qū)е驴刂菩Ч缓?。然后引入神?jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制器實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線調(diào)節(jié)，然而跟蹤控制效果依然不好。從而可以分析得出，由于PID控制器本身的局限性導(dǎo)致對(duì)遲滯非線性系統(tǒng)跟蹤控制效果不好。因此在系統(tǒng)中加入了前饋環(huán)節(jié)，通過(guò)前饋逆補(bǔ)償消除模型的遲滯非線性部分，即引入前饋逆補(bǔ)償+PID控制實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電陶瓷作動(dòng)器的跟蹤控制，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第三個(gè)部分引入了自抗擾控制器，首先是將壓電陶瓷