压电陶瓷驱动器控制模型建立及仿真

介绍了一种压电陶瓷微位移驱动器的控制模型．借助于统计物理学分析，结合数学方法，利用BP人工神经网络建立了一个简单实用的压电陶瓷的迟滞数学模型，并根据实测压电陶瓷电压／位移数据，对该控制模型进行了仿真，仿真结果表明，所建立的模型可有效地减小压电陶瓷的迟滞非线性误差，提高压电陶瓷微位移的控制精度，有助于实现压电陶瓷驱动器的高精度微位移开环控制．     

车削加工轴类零件误差补偿技术的研究

通过提高压电陶瓷微位移驱动器的控制精度,用来减小轴类霞件中受力变形误差,提高轴类零件的加工精度．采用压电陶瓷微位移驱动器控制刀具进行实时误差补偿的方法提高轴类零件加工精度,借助物理学分析结合数学建模的方法,建立压电陶瓷微进给系统的迟滞数学模型．通过实验针对压电陶瓷驱动器的非线性特征分析,给出了对其控制电压进行校正的方法,减小压电陶瓷的迟滞非线性误差．     

基于非均匀有理B样条的压电陶瓷非线性校正

针对压电陶瓷的非线性迟滞特性限制两级进给式大行程精密定位系统定位精度提高的问题,利用非均匀有理B样条(NURBS)快速插补算法对迟滞特性进行补偿.在通过MATLAB软件实现NURBS插补算法的过程中,将NURBS插补算法与线性插值算法进行仿真和比较.结果表明,NURBS插补算法的误差明显小于线性插值算法的误差,验证了利用NURBS插补算法解决压电陶瓷非线性的正确性、可行性和实用性,解决了压电陶瓷非线性迟滞特性曲线模型建立的问题,且在精密工作台满足速度要求的前提下可实现更高的定位精度.     

压电／电致伸缩陶瓷控制模型归一化的研究

压电／电致伸缩陶瓷作为一种理想的微位移器在许多领域得到了广泛应用,但是由于其存在迟滞,蠕变及非线性等不足,限制了它的进一步应用。本文在分析压电／电致伸缩陶瓷极化机理的基础上,给出了压电／电致伸缩陶瓷归一化的控制模型,同时给出几种情况下的典型例子及其电压同位移的关系曲线,通过分析得出了采用电极化程度的控制方法可以有效地减小压电／电致伸缩陶瓷的迟滞的结论。     

基于PI模型的AFM压电陶瓷执行器迟滞误差补偿

本文针对原子力显微镜（Atomic Force Microscopy,简称AFM）迟滞特性易降低扫描图像精度,根据微位移测量的方法建立了可以精确描述AFM系统中压电陶瓷器执行器（Piezoelectric Ceramic Transducer,简称PZT）迟滞误差模型并提出了合适的误差补偿方法。首先,原子力显微镜作为测量工具,获得一系列特征样品的扫描图像,通过计算扫描图像数据计算出压电陶瓷的微位移。接着,依据微位移数据建立AFM系统中压电陶瓷执行器迟滞误差模型。最后,通过对压电陶瓷PI （Prandtl-Ishlinskii）迟滞误差模型解析求逆进行补偿控制方法研究。实验结果证明,PI迟滞误差模型可以精确描述AFM系统中压电陶瓷执行器的迟滞现象,基于该模型的补偿控制方法可以有效减小迟滞误差,是提高AFM系统中压电陶瓷执行器定位精度的一种有效方法。     

基于神经网络辨识的迟滞特性建模

为解决压电陶瓷迟滞系统的建模问题,在分析了压电陶瓷迟滞特性形成的原因基础上,提出了一种新模型,该模型由两部分组成,一部分为位移伸长量,另一部分为位移缩短量.该模型的最终输出由压电陶瓷伸长与缩短两种相反趋势的相对强弱共同决定.结合混沌优化学习算法,利用神经网络对该模型进行辨识.利用该模型对压电陶瓷迟滞特性进行建模.仿真实验结果表明,该模型可以降低建模误差,提高建模精度,建模效果优于传统方法.     

基于Bouc-Wen修正模型的柔性关节驱动器迟滞建模

为了研究柔性关节驱动器输出力的迟滞影响,提高力控制精度,构建了柔性关节驱动力的迟滞实验台,提出柔性关节驱动器输出力的Bouc-Wen修正方法对力迟滞进行精确建模,并通过龙格-库塔-费尔贝格算法对BoucWen修正模型进行参数辨识.在Bouc-Wen模型的基础上,引入具有方向性的修正项,克服柔性关节驱动器的输出力-转角迟滞的非对称性.利用关节驱动器在60、80、100、120 kPa充气压力下的力迟滞实验数据,建立Bouc-Wen修正模型.在70、90、110 kPa充气压力下,将Bouc-Wen修正模型所预测的柔性关节力迟滞曲线与经典Bouc-Wen模型以及实验曲线进行对比.结果表明所提出的力迟滞Bouc-Wen修正模型,在各充气压力下的最大相对误差仅为7.75%,平均偏差小于0.45 N,模型拟合优度大于0.99.说明所提出的Bouc-Wen修正模型能够对柔性关节驱动器的力迟滞进行准确建模,为力闭环控制提供基础,也为其他超弹性材料柔性驱动器的迟滞建模提供参考方法.     

基于压电陶瓷迟滞非线性的建模方法

压电陶瓷因其具有的响应速度快,精度高等优点被广泛应用于微操作、微纳米定位等系统中,但是由于它具有迟滞特性对其应用的影响,针对压电陶瓷的迟滞特性提出了一种简单的数学建模方法,该模型建模简单,运算量比PI迟滞算子大大减小,拟合方法曲线较平滑,克服了PI迟滞算子拟合出现的毛刺问题,且拟合精度较高,拟合误差在1%左右,采用椭圆极坐标方式对迟滞特性进行建模.并通过实验验证了该建模方法的可行性和精确性.     

迟滞非线性环节的建模与逆控制

压电陶瓷器件这类复合材料在精密定位和微位移控制中得到广泛的应用,但其存在压电相互转化时寄生的难以建模的迟滞非线性现象的不足。通过采用一种和前向神经网络结构类似,以BackLash迟滞算子为激励函数的网络结构,并利用最小二乘法调整网络权值,从而无需考虑具体物理对象而实现对这类复杂迟滞非线性环节的建模,进而推导出所提出网络结构的逆模型。采用所建逆模型来对迟滞非线性环节进行补偿,仿真结果表明:提出的迟滞环建模方法及其控制算法可实现对迟滞环的线性补偿。     

迟滞非线性环节的建模与逆控制

压电陶瓷器件这类复合材料在精密定位和微位移控制中得到广泛的应用，但其存在压电相互转化时寄生的难以建模的迟滞非线性现象的不足。通过采用一种和前向神经网络结构类似，以BackLash迟滞算子为激励函数的网络结构，并利用最小二乘法调整网络权值，从而无需考虑具体物理对象而实现对这类复杂迟滞非线性环节的建模，进而推导出所提出网络结构的逆模型。采用所建逆模型来对迟滞非线性环节进行补偿，仿真结果表明：提出的迟滞环建模方法及其控制算法可实现对迟滞环的线性补偿。