【摘 要】
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在纳米科技成为世界科技主流趋势的今天,压电陶瓷以其纳米级动作精度的特长在各领域的科学研究中贡献卓越。而压电陶瓷固有的迟滞非线性的缺陷越发成为限制其更广泛应用的阻
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在纳米科技成为世界科技主流趋势的今天,压电陶瓷以其纳米级动作精度的特长在各领域的科学研究中贡献卓越。而压电陶瓷固有的迟滞非线性的缺陷越发成为限制其更广泛应用的阻碍,尤其是在精度要求很高的方面,国内外的专家学者们不断地研究能够解决迟滞非线性问题的控制策略,所有研究大致可以分为两方面:迟滞非线性建模和控制系统设计两方面。在建模方面,本文针对压电陶瓷迟滞非线性经典建模方法存在的关键问题,提出了一种基于压电陶瓷内部机理建模的方法。所建模型参数较少,易于研究,综合了压电陶瓷内部机理中各物理量间的函数关系,特别是对压电陶瓷的迟滞非线性特性的完整描述上,包括铁电性、率相关性、蠕变特性等,在本文仿真中都一一给出了验证。在控制系统设计方面,本文首先按照匹配理论求得了迟滞非线性模型对应的逆模型,设计了前馈逆补偿控制系统,系统仿真验证后,为了进一步提高控制精度,本文又设计了基于逆补偿的内模PI控制系统,仿真结果表明,所设计系统完成了对压电陶瓷驱动器的高精度控制,解决了以往控制系统中存在的不足。在实验验证方面,本文选用叠堆型压电陶瓷驱动器作为控制对象,搭建了以德国dSPACE1103为系统控制核心的实验平台。采集实验数据,调节系统参数,最终使得被控对象达到了高精度的线性输出。实验验证了本文提出的控制方法对实际的控制对象具有良好的稳定性和抗干扰性,可以有效减小压电陶瓷迟滞非线性的影响,从而达到对压电陶瓷对象的高精度定位跟踪控制目标。
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