压电微动平台的奇异迟滞建模与补偿方法研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ash0
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
作为精密运动的执行机构,压电致动器具有位移分辨率高、频率响应快以及热变形小等优点,广泛应用于微纳制造与精密测量领域。然而,压电致动器固有的迟滞非线性严重影响系统的定位精度。此外,当输入信号的频率增加时,迟滞曲线会变得更加复杂且难以描述。针对这一问题,本文围绕压电微动平台展开研究工作,分析压电致动器的奇异迟滞特性,建立相应的模型与补偿器,旨在解决压电致动器的动态迟滞问题,实现压电微动平台的高精度轨迹跟踪控制。论文的主要研究内容有:(1)针对压电致动器奇异迟滞难以描述的问题,提出一种简单且准确的数学模型。首先,搭建压电微动平台的数据采集系统,测试并研究压电致动器的奇异迟滞特性。然后,以经典Play算子为基础引入上升延迟系数与下降延迟系数,提出一种能准确描述动态迟滞的延迟PI(Delay Prandtl-Ishlinskill,DPI)模型,通过仿真分析两种延迟系数对延迟Play(Delay Play,D-Play)算子的影响。最后,利用差分进化算法(Differential Evolution,DE)辨识模型的未知参数,对比验证DPI模型的性能。实验结果表明,所提出的模型能准确描述压电致动器的动态迟滞特性。为下一步研究动态迟滞补偿提供基础。(2)为抑制压电致动器的动态迟滞特性,设计两种前馈逆补偿器。首先,建立基于延迟Stop(Delay Stop,D-Stop)算子的逆DPI模型,以此构建直接逆(Direct Inverse,D-I)补偿器。然后,针对DPI模型无法求解解析逆模型的问题,推导DPI模型的简化形式——时间相关的PI(Time-dependent Prandtl-Ishlinskill,TPI)模型及其逆解,以此设计解析逆(Analytic Inverse,A-I)补偿器。最后通过仿真与实验验证两种方法的补偿性能。实验结果表明两种补偿器均能有效实现线性化地控制压电致动器,为下一步设计反馈控制器奠定基础。(3)为解决补偿器参数无法针对应用条件变化或参考轨迹实时修改要求进行参数匹配,设计一种参数整定控制器。首先,建立压电微动平台的综合机电动力学模型,并设计一种能实时更新参数的参数整定控制器。然后,通过仿真进行验证,结果表明参数整定控制器能在高频信号下实现参数的实时修改。最后,通过对比实验验证控制器的性能。实验结果表明,参数整定控制器能有效降低动态迟滞与参数不匹配对定位精度的影响,实现压电微动平台高精度定位。
其他文献
近年来,“智能语音识别”为核心的人机语音交互处于飞速发展中,基于麦克风阵列的远场语音识别技术应用广泛。在实际应用场景中,语音信号不可避免的夹杂各种噪声,严重影响语音识别的准确率。优秀的语音识别系统,不仅其自身模型性能要表现良好,而且与用来采集信号的麦克风阵列、以及输入的语音信号质量密切相关。本文设计了用于语音信号采集的麦克风阵列模块;以该麦克风阵列为收音装置,提出了一套语音增强算法;集成麦克风阵列
随着现代化科技的发展,人民对生活品质的要求不断提高,电梯已经是目前的高层建筑中不可缺少的设备,而合格的电梯制动性能对于电梯的正常运行有着重要意义,当电梯的制动性能不足时容易造成电梯出现冲顶、墩底等事故。而目前对于电梯制动性能常见的检测手段主要还是装载重物检测法,该方法是较为成熟的一种电梯制动性能检测方法,但是需要人工搬运重物进出电梯轿厢,费时费力,且加载试验对于电梯存在一定损害。因此,本文针对垂直
学位
频率综合器是收发机的关键组成部分,它的指标是影响整个系统优劣的重要因素。随着近年来5G技术的发展,人们对宽频带频率源提出了低相位噪声和快速锁定的要求。但是由于环路稳定性等问题,频率综合器的锁定时间和频率分辨率和相位噪声之间有复杂的折中关系,因此本文围绕这一难点,研究并设计了一种宽带小数型锁相环频率综合器。本文阐述了小数型锁相环的研究背景及意义,根据S域线性时不变模型,对锁相环的关键模块进行了分析,
学位
学位
学位
长期以来,我国小学数学教材都遵循"逐级递进、螺旋上升"的原则,聚焦某个"核心主题"按单元编排,每个单元又根据不同知识点分解成若干课时逐一教学。这种单元编排以知识传播为主要取向,有的教师片面地以为,根据教材教学内容开展教学,随着学生学习内容的不断增加,自然而然会带来能力的提高、素养的提升,致使一线教师的教学普遍缺乏战略性思维和整体性、关联性、创造性把握。事实表明,学生的学科素养不可能单纯依靠知识和技
期刊
学位
与乘用车相比客车具有体积大、质量变化大的特点,在行驶过程中更容易出现失稳而引发交通事故。因此,对于客车稳定性控制系统的研究越来越引起各大客车生产商的重视。而采用分布式驱动的电动客车因其各个驱动电机响应迅速、控制灵活对车辆的稳定性控制就具有天然的优势。本文针对分布式驱动电动客车的横向稳定性控制提出了一种新的思路和方案。对行驶过程中的车辆进行稳定性分析后得知车辆在行驶时出现失稳主要发生在转向的过程。车