压电陶瓷驱动器迟滞建模与自适应控制

摘要：

为了降低压电陶瓷驱动器的迟滞非线性,提出了改进型的Maxwell-slip模型并引入自适应控制,使压电驱动器在宽频带下有良好的迟滞补偿效果.在经典Maxwell-slip模型中,输出力与输入位移的关系会出现迟滞现象,表现为平行四边形,与压电陶瓷驱动器的迟滞特性接近.由于每一单元滑块的最大静摩擦力与弹簧弹性系数成比例关系,若弹簧系数取定值时,每一个单元的最大静摩擦力在系统实时控制中是不变的,因此可以采用自适应控制算法对输出信号权值进行更新,从而更精确地补偿压电陶瓷驱动器.为了验证该模型,搭建了悬臂梁结构压电实验平台,运用该迟滞模型进行迟滞补偿控制,实验结果表明,对于Maxwell-slip模型自适应控制,在0.1～20 Hz宽频带下的均方根误差(RMSE)和绝对平均误差(MAE)均有减小.其中,在0.1 Hz下无前馈补偿控制的RMSE为0.037 5 μm,而通过自适应控制可以将压电微定位平台的RMSE降低到0.012 4μm以内.与经典模型相比,所提出的Maxwell-slip模型自适应控制具有在宽频带内进行精密定位的优点.

关键词：压电陶瓷驱动器、Maxwell-slip模型、自适应控制、迟滞补偿

所属期刊栏目：42

分类号：TN384;TM282;TH39(半导体技术)

资助基金：国防基础加强基金资助项目2017-JCJQ-ZD-006

在线出版日期：2020-09-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：523-528