压电微定位平台动态滑模自抗扰控制方法研究

发布时间：2023-05-05 22:51

　　在现代高精密仪器制造及超精密加工领域中,压电微定位技术占有核心地位。压电陶瓷具有很多传统智能材料所不具备的优势,例如,定位分辨率高、产生推力大、响应速度快以及不易受到磁场干扰等优点。然而,由于压电陶瓷固有的率相关迟滞非线性严重制约了压电微定位平台进一步推广。本文以压电微定位平台为研究对象,通过建立高精度迟滞非线性模型并设计基于迟滞模型的控制器实现对压电微定位平台的轨迹跟踪控制。为了达到更好的控制效果进而实现高精度定位及跟踪,本文首先介绍传统Prandtl-Ishlinskii(PI)模型及其原理,并针对PI模型只能表达对称迟滞特性以及无法表达率相关特性的缺点,对其提出了改进方案:通过串联死区算子对PI模型进行改进,得到能表达非对称迟滞特性的串联死区算子的PI模型;为了进一步提高精度,对PI模型算子进行改进,提出了能更精确描述平台的迟滞特性的DZ-MPI(Dead-Zero Modified PI)模型,并采用粒子群算法和蚁群算法并行交叉辨识DZ-MPI模型参数,用以描述平台的静态迟滞部分;为了描述平台的率相关特性,在改进模型的基础上串联ARX函数,用ARX模型来表示平台的动态线性部分,...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与选题来源
        1.1.1 研究背景与意义
        1.1.2 选题来源
    1.2 压电陶瓷微定位平台的组成
        1.2.1 压电陶瓷执行器
        1.2.2 柔性铰链传动机构
    1.3 压电平台迟滞特性模型与控制方法研究
        1.3.1 平台迟滞模型研究
        1.3.2 迟滞补偿方法及控制
    1.4 本文的研究内容安排
第2章 压电微定位平台率相关模型的建立
    2.1 实验系统介绍
    2.2 传统PI模型
    2.3 静态迟滞部分
        2.3.1 PI模型结构改进
        2.3.2 PI模型算子形式改进
    2.4 动态线性部分
    2.5 率相关改进PI模型非线性部分辨识
        2.5.1 粒子群-蚁群并行交叉算法
        2.5.2 粒子群-蚁群数据融合
        2.5.3 率相关改进PI模型动态线性部分辨识
        2.5.4 模型验证
    2.6 本章小结
第3章 基于率相关改进PI模型的前馈补偿与复合控制
    3.1 前馈控制器的设计与参数辨识
        3.1.1 直接前馈迟滞逆补偿控制器设计
        3.1.2 参数辨识
        3.1.3 率相关改进PI模型前馈控制器验证
    3.2 滑模自适应和前馈控制相结合的复合控制
    3.3 稳定性证明
    3.4 实验验证及结果分析
    3.5 本章小结
第4章 压电陶瓷微定位平台终端滑模自抗扰控制方案设计
    4.1 系统描述
    4.2 控制器设计
        4.2.1 非奇异终端滑模控制律设计
        4.2.2 自抗扰控制器设计
    4.3 稳定性证明
    4.4 仿真验证及结果分析
    4.5 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
参考文献
作者简介及在学期间科研成果
致谢



本文编号：3808517