基于自抗扰控制的压电陶瓷作动器的建模与控制

发布时间：2021-11-12 09:45

　　由智能材料制作而成的作动器以及其它执行机构具有响应速度快、分辨率高等特点。由其制作而成的作动器多用于超精密定位、原子力显微镜、航空航天飞行器的机翼的精密调节。但是多数智能材料在输入输出的关系上存在迟滞非线性。如压电陶瓷材料制作而成的作动器在电压和位移之间存在迟滞非线性关系。本文就是基于压电陶瓷作动器为研究对象,对其进行跟踪控制的研究。本文首先建立系统的Hammerstein模型,在此基础上进行仿真控制研究,最后再进行实验验证。主要做了以下几个方面的工作:第一部分学习和操作了实验相关设备,并且学习了本文研究对象压电陶瓷作动器的相关资料。通过dSPACE实验平台,采集了作动器的一些原始数据,通过阅读和学习大量相关的文献以及通过一些仿真研究。对智能材料和智能结构的迟滞非线性有了比较全面的认识,并且实现了压电陶瓷作动器的Hammerstein模型,以及掌握了对其进行跟踪控制的思路和步骤。第二部分主要是对系统的控制器的设计和选择,首先使用了PID控制器,其相对误差和均方根误差比较大。因为系统是非线性的并且系统还与输入控制信号频率相关,所以PID控制器不太适合。通过控制器的对比以及对被控系统的结构... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 迟滞非线性
    1.3 压电陶瓷材料及压电陶瓷作动器
        1.3.1 压电陶瓷材料
        1.3.2 压电陶瓷作动器
    1.4 迟滞非线性系统建模与控制研究现状
        1.4.1 迟滞非线性系统的建模
        1.4.2 迟滞非线性系统的控制
    1.5 论文的研究内容
    1.6 论文的组织结构
第2章 迟滞非线性系统的建模
    2.1 引言
    2.2 建模理论基础
        2.2.1 物理模型
        2.2.2 算子模型
    2.3 压电陶瓷作动器建模
    2.4 模型的实现
    2.5 模型的效果和分析
    2.6 本章小结
第3章 压电陶瓷作动器的自抗扰控制
    3.1 引言
    3.2 控制方案选择与设计
        3.2.1 PID控制
        3.2.2 自抗扰控制
        3.2.3 线性自抗扰控制LADRC
    3.3 压电陶瓷作动器的自抗扰控制器设计
    3.4 dSPACE平台的实验系统设计
    3.5 基于自抗扰控制的仿真和实验
    3.6 基于前馈逆补偿+自抗扰控制的仿真和实验
    3.7 前馈逆补偿+自抗扰控制器和自抗扰控制器的比较
    3.8 本章小结
第4章 压电陶瓷作动器的自适应自抗扰控制
    4.1 引言
    4.2 自适应自抗扰控制器
    4.3 基于单神经元自适应自抗扰控制的仿真和实验
    4.4 自适应自抗扰控制器和前馈逆补偿+自抗扰控制器的比较
    4.5 本章小结
总结与展望
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]压电作动器的率相关迟滞建模与跟踪控制[J]. 王钰锋,郭咏新,毛剑琴.  光学精密工程. 2014(03)
[2]超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制[J]. 郭咏新,张臻,毛剑琴,周克敏.  自动化学报. 2014(02)
[3]超磁致伸缩作动器的率相关建模与跟踪控制[J]. 郭咏新,毛剑琴.  北京航空航天大学学报. 2013(10)
[4]率相关超磁致伸缩作动器的建模与H∞鲁棒控制[J]. 柳萍,毛剑琴,刘青松,周克敏.  控制理论与应用. 2013(02)
[5]基于神经网络的迟滞非线性补偿控制[J]. 赵新龙,董建萍.  控制工程. 2010(04)
[6]一种神经网络PID自适应控制及其应用研究[J]. 许昌,吕剑虹,程明,郑源.  控制工程. 2007(03)
[7]压电薄膜微致动器的制作和有限元分析[J]. 荆阳,雒建斌,易晓星,黄朋生.  清华大学学报(自然科学版). 2005(05)
[8]单神经元自适应PID控制器及其应用[J]. 丁军,徐用懋.  控制工程. 2004(01)
[9]超声波马达在美国的发展[J]. 褚祥诚,陈维山,陈在礼.  压电与声光. 1999(01)
[10]压电/电致伸缩陶瓷控制模型归一化的研究[J]. 孙立宁,张涛,蔡鹤皋,王焕.  哈尔滨工业大学学报. 1998(05)

博士论文
[1]压电作动器迟滞非线性建模与补偿控制研究[D]. 李巍.华中科技大学 2013



本文编号：3490660