壓電執(zhí)行器的建模與控制方法研究.pdf

1、壓電執(zhí)行器越來越廣泛地應(yīng)用在了納米定位技術(shù)當中，然而它的非線性卻影響了它的使用。雖然通過控制方法可以在一定程度上減小由非線性引起的誤差，但是大多控制方法都有多個參數(shù)需要確定，這給壓電的應(yīng)用帶來了不便。本篇論文正是以壓電執(zhí)行器為背景，以PID控制器為前提，來研究控制器的優(yōu)化設(shè)計方法。本文的主線是壓電建模--PID優(yōu)化--結(jié)果分析。
　　 在建模時，分別研究了壓電執(zhí)行器的靜態(tài)以及動態(tài)建模方法，并以PPA80L為研究對象，為其建立靜態(tài)

2、模型和動態(tài)模型。靜態(tài)模型主要是描述壓電執(zhí)行器的磁滯現(xiàn)象，因此靜態(tài)模型也稱為磁滯模型。通用的磁滯模型有Preisach、Prandtl-Ishlinskii、Bouc-Wen和wiener四種，在本文中均給出了詳細的講解。動態(tài)模型是從牛頓第二定律入手建立的，它可以方便地導(dǎo)出壓電執(zhí)行器的傳遞函數(shù)，便于分析和使用，具有很強的實用性。
　　 由于PID控制器的參數(shù)很難確定，所以在本文中提出了PID控制器的優(yōu)化設(shè)計方法。優(yōu)化時，首先是優(yōu)化

3、算法的選擇。本文的優(yōu)化算法采用的是基于速度最優(yōu)的粒子群優(yōu)化算法(VEPSO)，它具有算法思路簡單、優(yōu)化速度快、不易進入局部最優(yōu)區(qū)域等優(yōu)點。其次是評價函數(shù)的選擇。評價函數(shù)是優(yōu)化能否取得成功的一個先決條件，因為它將直接鼓勵著最優(yōu)解的走向。本文采用的評價函數(shù)是根據(jù)典型二階環(huán)節(jié)在阻尼系數(shù)為0.707時的時域特性建立的，它具有評價性能好，易于使用等優(yōu)點。由于是第一次提出，所以使用了14個由極限參數(shù)的構(gòu)成的控制對象進行了對比測試，結(jié)果最終表明本文提