基于PID理论的压电力传感执行器位移控制的研究
发布时间：2022-02-14 10:28
压电传感执行器是集压电驱动放大器、压电陶瓷驱动器、传感器的纳米级机电一体化系统,在微纳制造和超精密加工等领域都有着无限的开发潜能。本文针对本实验室已有压电传感执行器进行系统建模、控制器设计与仿真验证,得到了一套完整的压电传感执行器模型及控制器设计方案。从电学特性、迟滞效应、压电效应和机械本体方面入手,建立了完整描述压电传感执行器系统的综合数学模型。运用软件对结构进行时域及频域分析,探究系统参数对系统的响应特性影响情况,分析产生迟滞现象的原因。进行系统参数辨识及线性控制方案的制定与仿真。明确迟滞模型建模机理,进行模型建模分析与模型参数仿真及算法编写。根据实验测得的输入电压与输出位移间的关系,运用最小二范数法进行模型参数求解及仿真分析,考量模型输出位移精度。在静态逆模型基础上增加线性部分,优化建模方案。最终动态Prandtl-Ishlinskii迟滞模型建模精度较理想,其建模平均误差在所测频率区间小于0.053?m,建模相对误差为0.29%。对压电传感执行器迟滞逆模型前馈控制系统进行建模分析及模型参数求解。进行仿真分析,考量前馈逆模型控制系统控制下的压电传感执行器输出位移精度。在静态逆模型...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
王耿等人设计的试验系统图[35]
Georg等人设计的微夹钳结构[49]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-(c)宏/微双驱动移动定位单元CAD模型图1-3宋宇等人设计的视觉伺服型微操作机器人系统[51]2008年，来自福建师范大学的LuZhuochen等人[42]进行了有关基于执行器的智能夹持器的研究。其原理是在近红外光驱动下，由一种类纸张形石墨烯氧化物复合材料感知压阻和热阻的变化，将信号传递至执行机构，由执行机构基于双模驱动原理实现弯曲驱动。该设计实现了执行功能和传感功能的完美结合，既能抓取和释放物体，又能感知执行器的每一种执行状态。(a)RGO-paper/BOPP制作工艺示意图(b)RGO-paper/BOPP对微笑的反应(c)智能握持器在抓取和释放物体时的感官反应图1-4Lu[42]等人设计的具有集成传感功能的RGO-paper/BOPP执行器1.3国内外文献综述的简析1.3.1压电陶瓷执行器的研究现状分析压电陶瓷执行器有纳米级定位分辨率、体积孝重量轻、高刚度、传输力大与
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Maxwell迟滞机理的压电驱动器非线性动态建模研究[J]. 刘楠,刘振明,安士杰,欧阳光耀. 海军工程大学学报. 2018(02)
[2]扫描隧道显微镜扫描器的迟滞非线性控制[J]. 季宏丽,孙宏君,裘进浩,陈远晟,朱孔军. 振动.测试与诊断. 2017(02)
[3]微操作中操作者瞳孔的定位方法研究[J]. 陈国良,马辉,张钏钏. 中国机械工程. 2017(04)
[4]基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制[J]. 田雷,陈俊杰,崔玉国,马剑强. 仪器仪表学报. 2017(01)
[5]压电驱动精密流量阀控制系统的研究[J]. 张蕊华,程玉晨,肖俊,易健,吴启帆. 仪表技术与传感器. 2016(04)
[6]基于自感知反馈的压电微夹钳PID控制[J]. 蔡成波,崔玉国,孙庆龙,薛飞,郑军辉. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
[7]压电陶瓷执行器的动态迟滞建模与零相差前馈补偿控制[J]. 唐强,吉方,陈东生,刘广民,张连新. 组合机床与自动化加工技术. 2015(09)
[8]压电自感知微夹钳[J]. 崔玉国,郑军辉,马剑强,蔡成波. 光学精密工程. 2015(07)
[9]智能微位移主动隔振控制系统的研究[J]. 王常松,梁森,韦利明. 振动与冲击. 2015(13)
[10]压电微夹钳钳指位移与夹持力的检测[J]. 崔玉国,朱耀祥,娄军强,冯锋义. 光学精密工程. 2015(05)
博士论文
[1]面向微操作的微小型机器人视觉伺服技术研究[D]. 宋宇.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]压电陶瓷执行器迟滞非线性系统的辨识及控制算法研究[D]. 潘云凤.浙江理工大学 2019
[2]基于积分共振控制技术的双级驱动HDD磁头定位系统的研究[D]. 金灿灿.山东建筑大学 2018
[3]纳米操作机视觉伺服技术研究[D]. 邢有林.哈尔滨工程大学 2016
[4]压电陶瓷驱动精密摆镜控制系统的研究[D]. 赵广义.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]可感知钳指位移与夹持力的压电微夹钳研究[D]. 冯锋义.宁波大学 2013
[6]面向细胞操作的微机器人系统若干关键技术研究[D]. 王春雷.东北大学 2010
本文编号：3624381
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
王耿等人设计的试验系统图[35]
Georg等人设计的微夹钳结构[49]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-7-(c)宏/微双驱动移动定位单元CAD模型图1-3宋宇等人设计的视觉伺服型微操作机器人系统[51]2008年，来自福建师范大学的LuZhuochen等人[42]进行了有关基于执行器的智能夹持器的研究。其原理是在近红外光驱动下，由一种类纸张形石墨烯氧化物复合材料感知压阻和热阻的变化，将信号传递至执行机构，由执行机构基于双模驱动原理实现弯曲驱动。该设计实现了执行功能和传感功能的完美结合，既能抓取和释放物体，又能感知执行器的每一种执行状态。(a)RGO-paper/BOPP制作工艺示意图(b)RGO-paper/BOPP对微笑的反应(c)智能握持器在抓取和释放物体时的感官反应图1-4Lu[42]等人设计的具有集成传感功能的RGO-paper/BOPP执行器1.3国内外文献综述的简析1.3.1压电陶瓷执行器的研究现状分析压电陶瓷执行器有纳米级定位分辨率、体积孝重量轻、高刚度、传输力大与
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Maxwell迟滞机理的压电驱动器非线性动态建模研究[J]. 刘楠,刘振明,安士杰,欧阳光耀. 海军工程大学学报. 2018(02)
[2]扫描隧道显微镜扫描器的迟滞非线性控制[J]. 季宏丽,孙宏君,裘进浩,陈远晟,朱孔军. 振动.测试与诊断. 2017(02)
[3]微操作中操作者瞳孔的定位方法研究[J]. 陈国良,马辉,张钏钏. 中国机械工程. 2017(04)
[4]基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制[J]. 田雷,陈俊杰,崔玉国,马剑强. 仪器仪表学报. 2017(01)
[5]压电驱动精密流量阀控制系统的研究[J]. 张蕊华,程玉晨,肖俊,易健,吴启帆. 仪表技术与传感器. 2016(04)
[6]基于自感知反馈的压电微夹钳PID控制[J]. 蔡成波,崔玉国,孙庆龙,薛飞,郑军辉. 纳米技术与精密工程. 2016(02)
[7]压电陶瓷执行器的动态迟滞建模与零相差前馈补偿控制[J]. 唐强,吉方,陈东生,刘广民,张连新. 组合机床与自动化加工技术. 2015(09)
[8]压电自感知微夹钳[J]. 崔玉国,郑军辉,马剑强,蔡成波. 光学精密工程. 2015(07)
[9]智能微位移主动隔振控制系统的研究[J]. 王常松,梁森,韦利明. 振动与冲击. 2015(13)
[10]压电微夹钳钳指位移与夹持力的检测[J]. 崔玉国,朱耀祥,娄军强,冯锋义. 光学精密工程. 2015(05)
博士论文
[1]面向微操作的微小型机器人视觉伺服技术研究[D]. 宋宇.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]压电陶瓷执行器迟滞非线性系统的辨识及控制算法研究[D]. 潘云凤.浙江理工大学 2019
[2]基于积分共振控制技术的双级驱动HDD磁头定位系统的研究[D]. 金灿灿.山东建筑大学 2018
[3]纳米操作机视觉伺服技术研究[D]. 邢有林.哈尔滨工程大学 2016
[4]压电陶瓷驱动精密摆镜控制系统的研究[D]. 赵广义.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
[5]可感知钳指位移与夹持力的压电微夹钳研究[D]. 冯锋义.宁波大学 2013
[6]面向细胞操作的微机器人系统若干关键技术研究[D]. 王春雷.东北大学 2010
本文编号：3624381
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