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压电陶瓷迟滞非线性前馈补偿器

发布时间:2018-10-22 11:04
【摘要】:为了有效补偿压电陶瓷的迟滞非线性,提出了基于STOP算子的改进PI模型以改善传统基于PLAY算子的PI模型解析求逆的复杂过程以及通过插值算法求逆的大量耗时。介绍了传统的基于PLAY算子和基于STOP算子的PI模型,然后基于STOP算子的叠加形式建立了以预期位移为输入,以控制电压为输出的PI模型,并将这一模型直接作为前馈控制器补偿压电陶瓷的迟滞效应。为了更好地平衡全局寻优与局部寻优能力,对粒子群优化算法进行了改进,利用其辨识出各算子的权值。最后,利用实验的方法验证了改进的PI模型对迟滞非线性的补偿效果。进行了两组实验测试,结果显示:无论对于规律变化还是随机变化的输入,提出的改进PI模型都可以很好补偿迟滞非线性,跟踪误差可控制在1%以内。因此,基于STOP算子的改进PI模型在压电陶瓷控制领域中具有很好的实用价值。
[Abstract]:In order to compensate the hysteresis nonlinearity of piezoelectric ceramics effectively, an improved PI model based on STOP operator is proposed to improve the complex process of solving the traditional PI model based on PLAY operator and the time consuming of solving the inverse by interpolation algorithm. This paper introduces the traditional PI model based on PLAY operator and STOP operator. Then, based on the superposition form of STOP operator, the PI model with expected displacement as input and control voltage as output is established. The model is directly used as a feedforward controller to compensate the hysteresis effect of piezoelectric ceramics. In order to balance the global and local optimization, the particle swarm optimization (PSO) algorithm is improved to identify the weights of each operator. Finally, the compensation effect of the improved PI model for hysteresis nonlinearity is verified by the experimental method. Two groups of experiments are carried out. The results show that the improved PI model can compensate the hysteresis nonlinearity well, and the tracking error can be controlled within 1%. Therefore, the improved PI model based on STOP operator has good practical value in the field of piezoelectric ceramic control.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室;中国科学院大学;
【基金】:长春市科技计划资助项目(No.2013270)
【分类号】:TP273

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本文编号:2286973

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