压电陶瓷微定位平台迟滞建模及自适应控制方法研究

发布时间：2021-05-10 00:53

　　压电材料作为传统智能材料的代表,在我国高精尖制造行业中正扮演着越来越重要的角色。以压电材料为核心元件的压电微定位平台具有定位精度高、响应速度快、输出力大等优点被广泛应用在精密制造、生物工程和微电子等领域中,成为微纳科技领域的研究热点。但在实际应用过程中,由于压电材料固有的迟滞非线性,会降低压电微定位平台的定位精度,导致震荡的产生。因此,消除迟滞非线性是压电陶瓷微定位平台在实际应用中必须解决的问题。本文首先介绍了压电微定位平台的结构组成和工作原理,并对已有的建模与控制方法进行了总结与归纳。为减小迟滞对压电微定位平台定位精度的影响,本文研究工作包含以下两方面:一是建立率相关的Bouc-Wen迟滞模型用以描述压电微定位平台的输入输出特性;二是以建立的率相关模型为基础,设计可以抑制和消除迟滞对压电微定位平台定位精度影响的控制器。本文首先介绍了Bouc-Wen模型及其原理,针对Bouc-Wen模型无法有效描述压电陶瓷微定位平台率相关迟滞的缺点,提出Bouc-Wen串联ARX函数的率相关Bouc-Wen模型,使传统Bouc-Wen模型具备了描述压电微定位平台率相关迟滞的能力。Bouc-Wen模型的... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景与选题来源
    1.2 压电陶瓷微定位平台的介绍
        1.2.1 压电陶瓷执行器
        1.2.2 位移传动机构
    1.3 压电微定位平台国内外研究现状
        1.3.1 迟滞非线性建模方法
        1.3.2 迟滞非线性控制方法
    1.4 主要研究内容及章节安排
第2章 压电微定位平台率相关Bouc-Wen模型的建立
    2.1 率相关Bouc-Wen模型介绍
    2.2 率相关Bouc-Wen模型非线性部分辨识
        2.2.1 差分进化算法
        2.2.2 差分进化算法辨识结果分析
        2.2.3 基于交叉变异的双种群差分进化算法
        2.2.4 基于交叉变异的双种群差分进化算法辨识结果分析
    2.3 率相关Bouc-Wen模型动态线性部分辨识
    2.4 率相关Bouc-Wen模型验证
        2.4.1 实验平台介绍
        2.4.2 带有输出主环的模型验证
        2.4.3 带有输出主环和次环的模型验证
    2.5 本章小结
第3章 基于率相关Bouc-Wen模型的前馈补偿与自适应控制
    3.1 前馈控制器的建立与辨识
        3.1.1 前馈控制器原理简介
        3.1.2 前馈控制器参数辨识
        3.1.3 基于Bouc-Wen模型的逆迟滞前馈补偿控制
    3.2 基于逆补偿的模型参考自适应控制
    3.3 稳定性和收敛性证明
    3.4 实验验证及结果分析
    3.5 本章小结
第4章 具有未建模动态的逆补偿混合自适应控制
    4.1 未建模动态介绍
    4.2 混合自适应控制策略
        4.2.1 被控系统描述
        4.2.2 控制器设计
        4.2.3 混合自适应律
    4.3 稳定性证明
    4.4 实验验证及结果分析
    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：3178355