压电驱动微定位平台的迟滞补偿控制方法研究

发布时间：2020-12-06 20:09

　　纳米级压电驱动微定位平台具有体积小巧、响应速度快和驱动力大等优点,应用于微电子制造、超精密加工等领域。由于压电陶瓷存在明显的迟滞非线性,严重影响了定位系统的精度和稳定性。因此,迟滞非线性的处理和控制方法,是微定位平台在实际应用中需要解决的一类关键技术问题。本文以压电驱动微定位平台为研究对象,在自抗扰控制(ADRC)方法基础上,研究迟滞非线性系统的高精度跟踪控制方法。通过改进ADRC,实现有效的迟滞补偿,从而满足平台的高精度定位要求。具体研究内容如下:首先,针对压电微定位系统,采用实验方法测试迟滞现象并分析其特性。结合开环测试结果,分析了迟滞、蠕变等特性的产生原因及表现形式。在分析系统动力学特性的基础上,建立了微定位平台的串联两箱模型,并对模型线性部分参数进行了辨识,为后续控制算法的设计提供模型基础。然后,提出一种ADRC的鲁棒保性能设计方法。通过在ADRC框架中引入积分环节,定量地表示误差积分。利用Lyapunov定理,给出了闭环系统的鲁棒稳定条件。引入包含误差积分的保性能指标衡量控制器的性能,通过求解嵌套优化问题得到最小保性能指标下的最优控制器参数,从而避免了参数试凑,并且在不增加控... 

【文章来源】：华侨大学福建省

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压电微定位实验系统

型的压电驱动器，堆叠式压电陶瓷具定位技术中具有广泛应用。然而，堆着输出位移增大，驱动力减小，因此的执行机构。动的传递与能量的分配，从而将压电出位移，是微定位系统的重要组成部铰链支承的执行机构来传递压电驱动动机构不同，柔性铰链机构利用本身擦、无间隙、灵敏度高，稳定性强、台内部的结构原理。其中 A、B、C、，堆叠式压电陶瓷两端聚集电荷，差驱动力 F。此时四个柔性铰链会发生弹向的电压时，柔性铰链 AB 会向相反方外部，即压电微定位平台的位移输出

因此通常采用电桥电路将应变片微小的电阻变化转化为易于测量的电压或电流信号。所采用的双臂电桥电路如图2.3 所示。其中 Vcc 为电桥激励电压；1R 和3R 为固定电阻，2R 和4R 为应变片；Vout 为电压输出端。采用电桥测量电路的电阻应变片式传感器，具有精度高、灵敏度高、便于应用等优点。5、调理电路。图 2.3 所示的电桥电路的输出电压一般 μV 级，如此小的电压量不能直接提供给 A/D 转换电路，因此需要调理电路对电压信号进一步处理。通过对电桥电路μV 级的输出信号进行转换、放大与差分，并且经过高精度的标定后，将位置信号成比例地转换为 0~5V 的位置电压，从而可以确定电压与位置的关系。位置电压信号反馈给控制器的模拟输入口（10 位分辨率），闭环控制分辨率约?

【参考文献】：
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本文编号：2901959