| 压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿与最优控制 |
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| 引用本文： | 高源蓬,张 泉,李清灵,尹达一.压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿与最优控制[J].仪器仪表学报,2022,43(8):163-172. |
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| 作者姓名： | 高源蓬 张 泉 李清灵 尹达一 |
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| 作者单位： | 1.中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，2. 中国科学院上海技术物理研究所，3. 中国科学院大学 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金（12103075）项目资助 |
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| 摘 要： | 为提高空间望远镜精密稳像系统中压电驱动快摆镜( FSM)的摆动精度,对压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿和控制
技术进行研究。 针对压电迟滞的非对称性以及 Duhem 模型求逆过程复杂的问题,对 Duhem 模型中的微分方程进行变换,直
接建立 Duhem 非对称逆迟滞模型作为迟滞前馈补偿器,并利用免疫差分进化算法辨识模型参数。 在 Duhem 逆模型补偿压
电静态迟滞非线性的基础上,引入基于优化参考跟踪的线性二次型高斯(LQG-ORT)控制方法进一步提高压电执行器的动态
定位精度,采用动态迟滞率相关自回归各态历经模型(ARX)建立状态空间方程,用于卡尔曼滤波器预测状态变量和控制器
计算状态变量的最优控制系数矩阵。 实验结果表明:直接建立的 Duhem 非对称逆迟滞模型能有效描述压电执行器非对称逆
迟滞曲线,拟合均方根误差为 0. 635 9 V(0. 5 Hz) ,相对误差为 0. 79% (0. 5 Hz) ;实时跟踪幅值为 24 μm,频率范围 1 ~ 80 Hz
的目标位移信号,LQG-ORT 算法的跟踪误差为 0. 065 5 μm,相对误差为 0. 27% 。
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| 关 键 词： | 迟滞非线性 率相关性 Duhem 模型 免疫差分进化算法 最优控制 |
Hysteresis nonlinear compensation and optimal control of piezoelectric actuators |
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| Gao Yuanpeng,Zhang Quan,Li Qingling,Yin Dayi.Hysteresis nonlinear compensation and optimal control of piezoelectric actuators[J].Chinese Journal of Scientific Instrument,2022,43(8):163-172. |
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| Authors: | Gao Yuanpeng Zhang Quan Li Qingling Yin Dayi |
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| Affiliation: | 1. CAS Key Laboratory of Infrared System Detection and Imaging Technology, Chinese Academy of Science, 2. Shanghai Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Science,
3. University of Chinese Academy of Sciences |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | hysteretic nonlinearity rate-dependent Duhem model immune differential evolution algorithm optimal control |
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