針對壓電陶瓷遲滯環(huán)節(jié)的UDE控制方法研究.pdf

1、壓電陶瓷驅(qū)動器具有高控制精度、高分辨率、大驅(qū)動力、低能耗、快響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于納米定位系統(tǒng)中，但是它自身卻具有如蠕變特性、遲滯特性以及溫度特性等非線性特性，這些非線性特性對其輸出精度造成了較大的影響，尤其是遲滯非線性特性在實(shí)際控制系統(tǒng)中必須加以考慮。
　　本文從三個方面對壓電陶瓷的遲滯特性進(jìn)行研究。首先為了對壓電陶瓷的遲滯進(jìn)行補(bǔ)償，本論文采用Prandtl-Ishlinskii模型進(jìn)行遲滯建模。為了彌補(bǔ)經(jīng)典Prandtl

2、-Ishlinskii模型的中心對稱性帶來的建模誤差，本文通過改變經(jīng)典Prandtl-Ishlinskii算子的上升曲線和下降曲線的斜率得到改進(jìn)的Prandtl-Ishlinskii模型，改進(jìn)后的Prandtl-Ishlinskii模型精度大大提高，同時提出了直接求取遲滯逆模型方法，減少了運(yùn)算量。
　　為了最大限度減小建模誤差對控制效果的影響，接下來引入了一種基于UDE(Uncertainty and Disturbance Es

3、timator)的反饋控制器，該控制器不需要精確地建立遲滯模型，而是將遲滯轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的擾動，然后對擾動和其他不確定性進(jìn)行控制。在實(shí)驗(yàn)中將該控制器和PID控制器進(jìn)行對比，得到了更好的控制效果，進(jìn)而驗(yàn)證了算法的有效性。
　　在最后一部分采用基于模型的UDE控制器，該控制器將模型前饋控制和UDE反饋控制結(jié)合起來，前饋部分采用改進(jìn)的Prandtl-Ishlinskii逆模型對系統(tǒng)進(jìn)行遲滯補(bǔ)償，經(jīng)過補(bǔ)償后的系統(tǒng)的不確定性更小，再結(jié)合UD