面向壓電陶瓷納米驅(qū)動平臺的先進(jìn)控制器設(shè)計(jì).pdf

1、納米技術(shù)是一項(xiàng)在各個方面改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式的革命性科學(xué)技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在人類生活各個領(lǐng)域。納米定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)納米技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，壓電陶瓷位移驅(qū)動器可以實(shí)現(xiàn)納米級的位移，但是磁滯等非線性特性的存在會極大地影響其跟蹤和定位性能。
　　本文將從三個不同的角度來研究壓電陶瓷磁滯的補(bǔ)償問題，首先使用經(jīng)典的基于模型的控制方法:根據(jù)壓電陶瓷的輸入輸出數(shù)據(jù)，使用Prandtl-Ishlinkii模型對磁滯進(jìn)行建模。為了彌補(bǔ)經(jīng)典的Prandtl

2、-Ishlinkii模型與實(shí)際磁滯之間的差異，在經(jīng)典Prandtl-Ishlinkii模型的基礎(chǔ)上引入新的算子，得到改進(jìn)的Prandtl-Ishlinkii模型。根據(jù)得到的磁滯模型推導(dǎo)出逆模型，依據(jù)恒等映射的原理使用逆模型對系統(tǒng)進(jìn)行線性化，進(jìn)而采用傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)的方法，對線性化后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)反饋控制器以補(bǔ)償建模誤差。
　　考慮到磁滯建模過程的復(fù)雜性，接下來將一種全新的L1自適應(yīng)控制算法應(yīng)用在壓電陶瓷的磁滯補(bǔ)償問題中，從而省去了傳統(tǒng)

3、方法中磁滯建模的復(fù)雜過程。壓電驅(qū)動系統(tǒng)被分解為一個磁滯子系統(tǒng)和線性動態(tài)子系統(tǒng)，磁滯子系統(tǒng)的輸出作為線性動態(tài)子系統(tǒng)的輸入。磁滯經(jīng)過變換，轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的擾動，然后使用L1自適應(yīng)控制算法進(jìn)行處理。經(jīng)過理論推導(dǎo)，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實(shí)驗(yàn)中與比例-積分-微分(PID)控制器進(jìn)行對比，得到了更好的控制效果，從而驗(yàn)證了控制算法的有效性。
　　最后結(jié)合前面兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，采用了基于Prandtl-Ishlinkii模型的L1自適應(yīng)控制算法。仍