面向压电陶瓷纳米驱动平台的先进控制器设计
[Abstract]:Nanotechnology is a revolutionary technology to change the way of life and production of human beings in all aspects. It has been widely used in all fields of human life. Nano-localization technology is the basis for the application of nano-technology. Piezoelectric ceramic displacement actuator can achieve nano-level displacement, but the existence of nonlinear characteristics such as hysteresis will greatly affect its tracking and positioning performance. In this paper, the compensation of hysteresis of piezoelectric ceramics is studied from three different angles. Firstly, the classical model-based control method is used: according to the input and output data of piezoelectric ceramics, the Prandtl-Ishlinkii model is used to model the hysteresis. In order to make up for the difference between the classical Prandtl-Ishlinkii model and the real hysteresis, a new operator is introduced on the basis of the classical Prandtl-Ishlinkii model, and an improved Prandtl-Ishlinkii model is obtained. According to the obtained hysteresis model, the inverse model is derived, and the inverse model is used to linearize the system according to the principle of identity mapping, and then the traditional controller design method is adopted. A feedback controller is designed to compensate the modeling error for the linearized system. Considering the complexity of hysteresis modeling, a novel L1 adaptive control algorithm is applied to the hysteresis compensation problem of piezoelectric ceramics, thus eliminating the complicated process of hysteresis modeling in traditional methods. The piezoelectric drive system is decomposed into a hysteresis subsystem and a linear dynamic subsystem, and the output of the hysteresis subsystem is used as the input of the linear dynamic subsystem. The hysteresis is transformed into the disturbance of the linear system, and then the L1 adaptive control algorithm is used to deal with it. The stability of the system is proved by theoretical derivation. Compared with the proportional integral-differential (PID) controller in the experiment, a better control effect is obtained, and the effectiveness of the control algorithm is verified. Finally, combining the advantages of the former two methods, the L1 adaptive control algorithm based on Prandtl-Ishlinkii model is adopted. The decoupling structure is still used to describe the system, and the Prandtl-Ishlinkii model is used to transform the hysteresis. Compared with the L1 adaptive controller alone, it can not only reduce the number of uncertain parameters in the L1 adaptive controller, but also reduce the number of uncertain parameters in the L1 adaptive controller. At the same time, the range of uncertain parameters is reduced, which is beneficial to further reduce the control error.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1
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,本文编号:2311331
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