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基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制

发布时间:2018-12-17 03:33
【摘要】:压电陶瓷执行器的迟滞特性会降低星间激光通信精瞄系统的定位精度,对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对这一问题,通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性产生机理,提出一种基于PLAY迟滞算子的改进(Prandtl-Ishlinskii,PI)数学模型及其辨识方法,并利用该模型对压电陶瓷执行器迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。并通过实验来验证数学模型和线性化的有效性,实验结果表明,通过对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号来验证前馈逆补偿性能时,改进的模型最大拟合误差均在1%之内,通过前馈模型逆补偿的控制方法可使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内,并且改进PI模型在计算复杂度上由O(n)简化为O(1)。
[Abstract]:The hysteresis characteristics of piezoelectric ceramic actuators will reduce the positioning accuracy of the precise pointing system of inter-satellite laser communication and affect the acquisition of beacon light and the stability of the link. In order to solve this problem, an improved (Prandtl-Ishlinskii,PI) mathematical model based on PLAY hysteresis operator and its identification method are proposed by analyzing the mechanism of hysteresis characteristics of piezoelectric actuators. The hysteresis characteristics of piezoelectric actuators are compensated by feedforward linearization inverse compensation using this model. The effectiveness of the mathematical model and linearization is verified by experiments. The experimental results show that the feedforward and inverse compensation performance is verified by the constant amplitude and reduced amplitude sinusoidal control signals at different frequencies. The maximum fitting error of the improved model is within 1%. The linearity error of piezoelectric ceramic drive can be reduced from 5% to less than 1% by the control method of feedforward model inverse compensation. The improved PI model is simplified from O (n) to O (1) in computational complexity.
【作者单位】: 哈尔滨工业大学控制科学与工程系;哈尔滨工业大学超精密光电仪器工程研究所;
【基金】:国家自然科学基金(51405097,61274109);国家自然科学基金重点项目(51537002)资助
【分类号】:TP215

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本文编号:2383581

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