面向壓電陶瓷納米驅(qū)動平臺的先進控制器設計.pdf

1、納米技術是一項在各個方面改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式的革命性科學技術，已經(jīng)廣泛應用在人類生活各個領域。納米定位技術是實現(xiàn)納米技術應用的基礎，壓電陶瓷位移驅(qū)動器可以實現(xiàn)納米級的位移，但是磁滯等非線性特性的存在會極大地影響其跟蹤和定位性能。
　　本文將從三個不同的角度來研究壓電陶瓷磁滯的補償問題，首先使用經(jīng)典的基于模型的控制方法:根據(jù)壓電陶瓷的輸入輸出數(shù)據(jù)，使用Prandtl-Ishlinkii模型對磁滯進行建模。為了彌補經(jīng)典的Prandtl

2、-Ishlinkii模型與實際磁滯之間的差異，在經(jīng)典Prandtl-Ishlinkii模型的基礎上引入新的算子，得到改進的Prandtl-Ishlinkii模型。根據(jù)得到的磁滯模型推導出逆模型，依據(jù)恒等映射的原理使用逆模型對系統(tǒng)進行線性化，進而采用傳統(tǒng)的控制器設計的方法，對線性化后的系統(tǒng)設計反饋控制器以補償建模誤差。
　　考慮到磁滯建模過程的復雜性，接下來將一種全新的L1自適應控制算法應用在壓電陶瓷的磁滯補償問題中，從而省去了傳統(tǒng)

3、方法中磁滯建模的復雜過程。壓電驅(qū)動系統(tǒng)被分解為一個磁滯子系統(tǒng)和線性動態(tài)子系統(tǒng)，磁滯子系統(tǒng)的輸出作為線性動態(tài)子系統(tǒng)的輸入。磁滯經(jīng)過變換，轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)的擾動，然后使用L1自適應控制算法進行處理。經(jīng)過理論推導，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在實驗中與比例-積分-微分(PID)控制器進行對比，得到了更好的控制效果，從而驗證了控制算法的有效性。
　　最后結(jié)合前面兩種方法的優(yōu)點，采用了基于Prandtl-Ishlinkii模型的L1自適應控制算法。仍