压电式二维微定位平台的迟滞建模与控制研究
发布时间：2021-01-24 01:14
随着微纳米技术的快速发展,压电式微操作技术也逐渐成为高性能精密加工装备领域的重点研究内容之一,被广泛运用到半导体技术、光学微处理、医疗技术科学、微型机电精密系统、航空航天精密设备制造等前沿技术领域。但是压电陶瓷驱动器作为多维微定位平台的核心驱动元件,本身所固有的迟滞非线性特性使平台出现非线性问题,以及多维平台输出之间存在耦合作用的影响,严重影响了平台的定位精度和跟踪性能。针对压电式多维微定位平台存在的主要问题,本文以压电式二维微定位平台为研究对象,分别从平台的迟滞非线性建模和运动跟踪控制为研究内容,主要内容如下:为了描述压电式二维微定位平台的率相关迟滞非线性特性,提高其控制精度,提出了一种基于Hammerstein模型的建模方法。基于Hammerstein模型的压电式微定位平台是由静态迟滞非线性部分和线性动态部分串联组成,其中采用能够描述平台静态迟滞部分的Modified Prandtl-Ishlinskii（MPI）模型,和能够描述线性动态部分的（Autoregressive model with exogenous input,ARX）模型。搭建实验平台进行实验,利用给出求取模型参...
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微定位平台的研究现状
1.2.1 压电式微定位平台的研究现状
1.2.2 压电式平台的迟滞非线性研究现状
1.3 微定位平台跟踪控制的研究现状
1.3.1 开环控制
1.3.2 闭环控制
1.3.3 复合控制
1.4 主要研究内容
第二章 压电式二维微定位平台率相关迟滞建模
2.1 引言
2.2 微定位平台的率相关迟滞模型
2.3 建立平台的Hammerstein模型
2.3.1 MPI模型
2.3.2 MPI模型的参数确定
2.3.3 ARX模型
2.4 实验验证
2.4.1 实验配置
2.4.2 平台率迟滞模型
2.5 结论
∞鲁棒跟踪控制">第三章 压电式微定位平台的H∞鲁棒跟踪控制
3.1 引言
∞鲁棒跟踪控制"> 3.2 微定位平台的H∞鲁棒跟踪控制
3.3 微定位平台的非线性模型
3.3.1 MPI模型及其逆模型
3.3.2 建立ARX模型及其逆模型
∞鲁棒控制器的设计"> 3.4 H∞鲁棒控制器的设计
3.5 实验验证
3.6 结论
第四章 基于PI-BP模型的微定位平台跟踪控制
4.1 引言
4.2 基于PI网络模型的RBF神经网络跟踪控制
4.3 PI-BP模型的建立
4.4 RBF控制器的设计
4.5 实验验证
4.6 结论
第五章 基于PI模型的卷积神经网络迟滞建模
5.1 引言
5.2 微定位平台的迟滞非线性现象
5.3 建立基于PI模型的卷积神经网络模型
5.3.1 率相关迟滞模型层
5.3.2 卷积网络层
5.3.3 迟滞模型的参数训练
5.4 实验验证
5.5 迟滞建模及控制算法的比较分析
5.6 结论
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电陶瓷作动器非对称迟滞建模与内模控制[J]. 王贞艳,贾高欣. 光学精密工程. 2018(10)
[2]压电作动器的支持向量机迟滞模型[J]. 严秀权,吴洪涛,李耀,杨小龙,康升征. 仪器仪表学报. 2018(09)
[3]基于Preisach模型的深度学习网络迟滞建模[J]. 武毅男,方勇纯. 控制理论与应用. 2018(06)
[4]基于改进PID的压电微定位平台反馈控制[J]. 崔玉国,刘尔春,杨依领,应志奇,张志豪. 仪器仪表学报. 2018(06)
[5]基于最小二乘支持向量机的压电作动器迟滞非线性建模及参数辨识[J]. 钱承,胡红生. 中国机械工程. 2018(07)
[6]压电陶瓷迟滞神经网络建模与线性补偿控制[J]. 许素安,金玮,梁宇恩,张锋. 传感技术学报. 2017(12)
[7]磁滞伸缩驱动器磁滞特性的Persiach模型建模[J]. 冒鹏飞,王传礼,喻曹丰,钟长鸣. 科学技术与工程. 2017(09)
[8]基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制[J]. 于志亮,刘杨,王岩,李松,谭久彬. 仪器仪表学报. 2017(01)
[9]基于Duhem模型和逆模型的压电执行器精密定位及控制[J]. 孙涛,李国平,孙浩益. 宁波大学学报(理工版). 2017(01)
[10]基于支持向量机的压电微操作平台非线性特性描述[J]. 胡俊峰,郑昌虎,蔡建阳. 中国机械工程. 2016(22)
博士论文
[1]基于GMA的二自由度精密微定位平台及控制系统研究[D]. 喻曹丰.安徽理工大学 2017
[2]基于柔顺机构的平面三自由度微定位系统研究[D]. 王瑞洲.华南理工大学 2017
[3]微位移平台压电陶瓷驱动系统非线性建模与控制方法研究[D]. 甘金强.华南理工大学 2017
[4]求解车辆路径问题的蚁群优化算法研究及应用[D]. 葛斌.合肥工业大学 2016
[5]多维超精密定位系统建模与控制关键技术研究[D]. 陈辉.东南大学 2015
[6]3-PRR柔性并联机构平台的动力学建模及主动振动控制[D]. 张泉.南京航空航天大学 2014
[7]平面3-RRR柔性并联机器人机构弹性动力学建模与振动主动控制研究[D]. 张清华.华南理工大学 2013
[8]压电驱动器的迟滞非线性建模与控制[D]. 陈远晟.南京航空航天大学 2013
[9]压电工作台微定位系统建模与控制技术[D]. 张栋.山东大学 2009
硕士论文
[1]步进蠕动式旋转精密压电驱动器及其控制系统研究[D]. 王云.哈尔滨工业大学 2018
[2]压电尺蠖式微驱动器的设计、控制与实验[D]. 杨展宏.江西理工大学 2018
[3]压电陶瓷微定位平台的迟滞非线性补偿方法研究[D]. 刘莹.吉林大学 2017
[4]二维压电微动平台的研究[D]. 刘雪瑞.南京航空航天大学 2017
[5]压电陶瓷微定位平台的迟滞补偿控制方法研究[D]. 吴春婷.吉林大学 2016
[6]全压电驱动的二维大行程纳米定位平台研究[D]. 朱军辉.苏州大学 2015
[7]基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台研究[D]. 张鸿阳.华南理工大学 2015
本文编号：2996279
【文章来源】：江西理工大学江西省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微定位平台的研究现状
1.2.1 压电式微定位平台的研究现状
1.2.2 压电式平台的迟滞非线性研究现状
1.3 微定位平台跟踪控制的研究现状
1.3.1 开环控制
1.3.2 闭环控制
1.3.3 复合控制
1.4 主要研究内容
第二章 压电式二维微定位平台率相关迟滞建模
2.1 引言
2.2 微定位平台的率相关迟滞模型
2.3 建立平台的Hammerstein模型
2.3.1 MPI模型
2.3.2 MPI模型的参数确定
2.3.3 ARX模型
2.4 实验验证
2.4.1 实验配置
2.4.2 平台率迟滞模型
2.5 结论
∞鲁棒跟踪控制">第三章 压电式微定位平台的H∞鲁棒跟踪控制
3.1 引言
∞鲁棒跟踪控制"> 3.2 微定位平台的H∞鲁棒跟踪控制
3.3 微定位平台的非线性模型
3.3.1 MPI模型及其逆模型
3.3.2 建立ARX模型及其逆模型
∞鲁棒控制器的设计"> 3.4 H∞鲁棒控制器的设计
3.5 实验验证
3.6 结论
第四章 基于PI-BP模型的微定位平台跟踪控制
4.1 引言
4.2 基于PI网络模型的RBF神经网络跟踪控制
4.3 PI-BP模型的建立
4.4 RBF控制器的设计
4.5 实验验证
4.6 结论
第五章 基于PI模型的卷积神经网络迟滞建模
5.1 引言
5.2 微定位平台的迟滞非线性现象
5.3 建立基于PI模型的卷积神经网络模型
5.3.1 率相关迟滞模型层
5.3.2 卷积网络层
5.3.3 迟滞模型的参数训练
5.4 实验验证
5.5 迟滞建模及控制算法的比较分析
5.6 结论
第六章 结论与展望
6.1 主要工作与结论
6.2 创新点
6.3 研究展望
参考文献
附录
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电陶瓷作动器非对称迟滞建模与内模控制[J]. 王贞艳,贾高欣. 光学精密工程. 2018(10)
[2]压电作动器的支持向量机迟滞模型[J]. 严秀权,吴洪涛,李耀,杨小龙,康升征. 仪器仪表学报. 2018(09)
[3]基于Preisach模型的深度学习网络迟滞建模[J]. 武毅男,方勇纯. 控制理论与应用. 2018(06)
[4]基于改进PID的压电微定位平台反馈控制[J]. 崔玉国,刘尔春,杨依领,应志奇,张志豪. 仪器仪表学报. 2018(06)
[5]基于最小二乘支持向量机的压电作动器迟滞非线性建模及参数辨识[J]. 钱承,胡红生. 中国机械工程. 2018(07)
[6]压电陶瓷迟滞神经网络建模与线性补偿控制[J]. 许素安,金玮,梁宇恩,张锋. 传感技术学报. 2017(12)
[7]磁滞伸缩驱动器磁滞特性的Persiach模型建模[J]. 冒鹏飞,王传礼,喻曹丰,钟长鸣. 科学技术与工程. 2017(09)
[8]基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制[J]. 于志亮,刘杨,王岩,李松,谭久彬. 仪器仪表学报. 2017(01)
[9]基于Duhem模型和逆模型的压电执行器精密定位及控制[J]. 孙涛,李国平,孙浩益. 宁波大学学报(理工版). 2017(01)
[10]基于支持向量机的压电微操作平台非线性特性描述[J]. 胡俊峰,郑昌虎,蔡建阳. 中国机械工程. 2016(22)
博士论文
[1]基于GMA的二自由度精密微定位平台及控制系统研究[D]. 喻曹丰.安徽理工大学 2017
[2]基于柔顺机构的平面三自由度微定位系统研究[D]. 王瑞洲.华南理工大学 2017
[3]微位移平台压电陶瓷驱动系统非线性建模与控制方法研究[D]. 甘金强.华南理工大学 2017
[4]求解车辆路径问题的蚁群优化算法研究及应用[D]. 葛斌.合肥工业大学 2016
[5]多维超精密定位系统建模与控制关键技术研究[D]. 陈辉.东南大学 2015
[6]3-PRR柔性并联机构平台的动力学建模及主动振动控制[D]. 张泉.南京航空航天大学 2014
[7]平面3-RRR柔性并联机器人机构弹性动力学建模与振动主动控制研究[D]. 张清华.华南理工大学 2013
[8]压电驱动器的迟滞非线性建模与控制[D]. 陈远晟.南京航空航天大学 2013
[9]压电工作台微定位系统建模与控制技术[D]. 张栋.山东大学 2009
硕士论文
[1]步进蠕动式旋转精密压电驱动器及其控制系统研究[D]. 王云.哈尔滨工业大学 2018
[2]压电尺蠖式微驱动器的设计、控制与实验[D]. 杨展宏.江西理工大学 2018
[3]压电陶瓷微定位平台的迟滞非线性补偿方法研究[D]. 刘莹.吉林大学 2017
[4]二维压电微动平台的研究[D]. 刘雪瑞.南京航空航天大学 2017
[5]压电陶瓷微定位平台的迟滞补偿控制方法研究[D]. 吴春婷.吉林大学 2016
[6]全压电驱动的二维大行程纳米定位平台研究[D]. 朱军辉.苏州大学 2015
[7]基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台研究[D]. 张鸿阳.华南理工大学 2015
本文编号：2996279
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