基于光纖光柵的PZT自適應(yīng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、PZT系列壓電陶瓷廣泛應(yīng)用于人們生活的方方面面，基于壓電陶瓷制造的設(shè)備多種多樣，包括高壓點(diǎn)火裝置、壓力計(jì)、微位移驅(qū)動(dòng)器、壓電變壓器等。雖然壓電陶瓷已有數(shù)十年的研究歷史，但對(duì)于新型壓電體材料的研制和控制方法的研究卻從未停止。
　　目前有許多關(guān)于壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，比如PI模型、Duhem模型等。這些模型在低頻電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷時(shí)有較高的準(zhǔn)確性，但在中高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)有比較大的誤差，并在高頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的形變測(cè)量裝置不

2、能很好測(cè)量 PZT的振幅。針對(duì)這類問題，本文采用基于光纖光柵的測(cè)量系統(tǒng)來(lái)測(cè)量PZT壓電陶瓷在較高頻率下的輸出振幅，對(duì)PZT的固定頻率輸入電壓信號(hào)和輸出機(jī)械振幅進(jìn)行建模，選擇合適的自適應(yīng)控制算法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在不同負(fù)載條件下都能夠較為精確地控制PZT振幅輸出的控制系統(tǒng)。具體的研究工作如下：
　　（1）研究光纖光柵傳感器的測(cè)量原理，通過高速光纖光柵解調(diào)儀和固定在PZT形變測(cè)量裝置上的光纖光柵傳感器，獲得PZT在振動(dòng)時(shí)引起的光纖光柵中光波波

3、長(zhǎng)的數(shù)據(jù)，并通過研究光纖光柵傳感器的反射中心波長(zhǎng)變化量與壓電陶瓷形變量之間的關(guān)系，獲得 PZT在交流電壓驅(qū)動(dòng)下的產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)的振幅數(shù)據(jù)。
　?。?）分析現(xiàn)有壓電陶瓷逆壓電效應(yīng)模型在較高頻率電壓信號(hào)輸入時(shí)的存在的問題，并通過研究 PZT輸入固定頻率交流信號(hào)幅值和輸出機(jī)械振動(dòng)振幅之間的關(guān)系，為 PZT的輸入輸出特性建立合適的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合光纖光柵形變測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用帶遺忘因子的遞推增廣最小二乘法對(duì) PZT的振動(dòng)模型的參數(shù)進(jìn)行