基于压电驱动器的定位平台控制方法研究
发布时间：2021-10-26 16:59
由于微纳操纵系统的分辨率达到了原子级,使得纳米科学技术的发展如火如荼。目前,微纳操纵系统多采用压电驱动器来驱动定位平台进行精密定位跟踪。然而,压电驱动器所固有的迟滞特性、振动特性等严重影响了定位的精度与速度。为提高压电定位平台在工作状态下的定位精度,论文首先建立了压电驱动器改进的Prandtl-Ishlinskii（P-I）迟滞模型,并通过实验对所建立的迟滞模型的有效性进行了验证,又对压电定位平台在电学特性及机械特性两方面进行了深入分析,建立了其动力学模型,为控制器的设计提供模型基础;其次,以改进的P-I迟滞模型的逆模型作为前馈补偿控制器来消除压电定位平台的迟滞,并通过实验验证了所设计控制器的有效性;再次,针对前馈补偿控制器需要有精确的被控对象的数学模型和无法完全消除迟滞非线性的缺陷,设计了一种自整定模糊PID反馈控制方法,仿真结果得出,该控制方法虽然可以将控制系统的稳态误差消除掉,但系统响应速度并不理想;最后,将基于改进的P-I迟滞模型的前馈补偿控制与自整定模糊PID反馈控制相结合,设计了一种复合控制器,仿真结果表明,该复合控制方法相较于前馈补偿控制与自整定模糊PID反馈控制,不仅提...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PZTA电压-位移曲线
当外加的电场强度比临界电场强度大时，压电陶逆压电效应，二是非 180°电畴的转向。其中后者将会并且转向是完全不可逆的。当对 PZTA 施加某一形式现为：当外加驱动电压逐渐增大或者逐渐减小时，相曲线是不重合的，它们存在回差[49,50]。，PZTA 的迟滞非线性特性还与驱动电压的频率存在一同幅值不同频率的驱动电压作用下，PZTA 所表现出的频率越大时迟滞现象越明显，即迟滞环越宽，如图 2.
图 2.5 不同频率正弦电压下的迟滞回路2.2.2 蠕变特性蠕变特性是指 PZTA 在驱动电压作用下发生的形变量与作用时间之间的关系。由于 PZTA 内部晶格之间存在一定的摩擦力，当给 PZTA 施加某一幅值的驱动电压信号后，其形变不能瞬时完成，而是分为两部分：一部分是在施加电压后的几毫秒内完成；另一部分是在第一部分完成之后比较长的时间内缓慢完成。在方波信号和阶梯信号激励下，当驱动电压稳定以后，压电定位平台的输出位移将会随着时间的改变出现漂移，如图 2.6 和图 2.7 所示[51]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电陶瓷的压电效应分析[J]. 袁晓红. 化学工程与装备. 2017(06)
[2]基于Bouc-Wen类迟滞模型的压电微动台建模[J]. 杨晓京,彭芸浩,李尧. 传感器与微系统. 2017(06)
[3]压电陶瓷驱动器的迟滞特性[J]. 范伟,林瑜阳,李钟慎. 光学精密工程. 2016(05)
[4]基于动态模糊系统模型的压电陶瓷驱动器控制[J]. 李朋志,葛川,苏志德,闫丰,隋永新,杨怀江. 光学精密工程. 2013(02)
[5]压电陶瓷执行器的动态模型辨识与控制[J]. 陈辉,谭永红,周杏鹏,张亚红,董瑞丽. 光学精密工程. 2012(01)
[6]微纳加工技术在微纳电子器件领域的应用[J]. 刘明,陈宝钦,谢常青,王丛舜,龙世兵,徐秋霞,李志钢,易里成荣,涂德钰. 物理. 2006(01)
[7]以酯端基PAMAM树形分子为模板在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中制备金纳米粒子[J]. 潘碧峰,高峰,贺蓉,古宏晨. 材料科学与工程学报. 2005(03)
[8]压电驱动器的非线性模型及其精密定位控制研究[J]. 魏燕定. 中国机械工程. 2004(07)
[9]纳米技术在生物医学工程中的应用[J]. 任建敏,邹全明,彭承琳,王缚鲲. 第三军医大学学报. 2000(03)
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
[2]表面等离子体纳米颗粒在液晶中的自组织及其光学特性的研究[D]. 刘清坤.浙江大学 2013
[3]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
硕士论文
[1]压电陶瓷驱动微定位平台迟滞非线性建模及控制方法研究[D]. 赵宇.吉林大学 2016
[2]宏微定位平台的磁滞补偿模型与切换控制研究[D]. 戴旭飞.哈尔滨工业大学 2016
[3]微纳定位平台的迟滞非线性建模与控制技术[D]. 贺瑶.浙江大学 2013
本文编号：3459868
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PZTA电压-位移曲线
当外加的电场强度比临界电场强度大时，压电陶逆压电效应，二是非 180°电畴的转向。其中后者将会并且转向是完全不可逆的。当对 PZTA 施加某一形式现为：当外加驱动电压逐渐增大或者逐渐减小时，相曲线是不重合的，它们存在回差[49,50]。，PZTA 的迟滞非线性特性还与驱动电压的频率存在一同幅值不同频率的驱动电压作用下，PZTA 所表现出的频率越大时迟滞现象越明显，即迟滞环越宽，如图 2.
图 2.5 不同频率正弦电压下的迟滞回路2.2.2 蠕变特性蠕变特性是指 PZTA 在驱动电压作用下发生的形变量与作用时间之间的关系。由于 PZTA 内部晶格之间存在一定的摩擦力，当给 PZTA 施加某一幅值的驱动电压信号后，其形变不能瞬时完成，而是分为两部分：一部分是在施加电压后的几毫秒内完成；另一部分是在第一部分完成之后比较长的时间内缓慢完成。在方波信号和阶梯信号激励下，当驱动电压稳定以后，压电定位平台的输出位移将会随着时间的改变出现漂移，如图 2.6 和图 2.7 所示[51]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]压电陶瓷的压电效应分析[J]. 袁晓红. 化学工程与装备. 2017(06)
[2]基于Bouc-Wen类迟滞模型的压电微动台建模[J]. 杨晓京,彭芸浩,李尧. 传感器与微系统. 2017(06)
[3]压电陶瓷驱动器的迟滞特性[J]. 范伟,林瑜阳,李钟慎. 光学精密工程. 2016(05)
[4]基于动态模糊系统模型的压电陶瓷驱动器控制[J]. 李朋志,葛川,苏志德,闫丰,隋永新,杨怀江. 光学精密工程. 2013(02)
[5]压电陶瓷执行器的动态模型辨识与控制[J]. 陈辉,谭永红,周杏鹏,张亚红,董瑞丽. 光学精密工程. 2012(01)
[6]微纳加工技术在微纳电子器件领域的应用[J]. 刘明,陈宝钦,谢常青,王丛舜,龙世兵,徐秋霞,李志钢,易里成荣,涂德钰. 物理. 2006(01)
[7]以酯端基PAMAM树形分子为模板在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中制备金纳米粒子[J]. 潘碧峰,高峰,贺蓉,古宏晨. 材料科学与工程学报. 2005(03)
[8]压电驱动器的非线性模型及其精密定位控制研究[J]. 魏燕定. 中国机械工程. 2004(07)
[9]纳米技术在生物医学工程中的应用[J]. 任建敏,邹全明,彭承琳,王缚鲲. 第三军医大学学报. 2000(03)
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
[2]表面等离子体纳米颗粒在液晶中的自组织及其光学特性的研究[D]. 刘清坤.浙江大学 2013
[3]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
硕士论文
[1]压电陶瓷驱动微定位平台迟滞非线性建模及控制方法研究[D]. 赵宇.吉林大学 2016
[2]宏微定位平台的磁滞补偿模型与切换控制研究[D]. 戴旭飞.哈尔滨工业大学 2016
[3]微纳定位平台的迟滞非线性建模与控制技术[D]. 贺瑶.浙江大学 2013
本文编号：3459868
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