压电微动平台的改进PID控制

为使压电微动平台具有良好的静动态特性,即响应快,超调量小,无振荡及稳态误差小,采用比例、积分、微分(PID)控制法来对其进行定位控制。将常规PID控制中积分环节的矩形积分改进为梯形积分,以提高压电微动平台的控制精度;采用微分分离法对常规PID控制中的微分环节进行改进,以使压电微动平台在具有良好稳定性的情况下,具有很快的响应速度。实验验证了压电微动平台改进PID控制的有效性,结果表明,压电微动平台对4μm阶跃参考位移的响应时间为0.05s,输出略有超调,但无振荡,且稳态误差几乎为0;在变幅值三角波及任意波形参考输入作用下,压电微动平台的输出可很好地跟踪输入。     

压电微动平台的极点配置PID控制

为提高压电微动平台的位移输出精度,设计极点配置比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在对压电执行器进行电学特性、机电特性分析的基础上,建立了压电执行器的数学模型;其次,在对平台进行受力分析、运动分析的基础上,建立了平台的动力学模型;然后,在保持平台极点虚部不变,且将系统闭环阻尼比取为1的情况下,将平台极点沿着平行于实轴的方向平移,设计出平台的PID反馈控制器;最后,实验验证了所设计控制器的有效性。实验结果表明,所设计的控制器可使平台具有较快的响应,在不考虑传感器噪声水平的情况下,平台在控制系统作用下的定位误差基本为0。     

压电陶瓷迟滞逆模型的前馈PID控制

为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压电陶瓷最大迟滞性控制在2.2%内,输入、输出具有较好的线性关系,带前馈的PID控制具有良好的控制性能。     

基于钝化微分的压电微动平台PID控制

为避免压电微动平台在工作过程中受到扰动或冲击,采用改进比例、积分、微分(PID)控制器对其进行控制。首先,在平台的PID控制器中引入低通滤波器,以降低微分环节对扰动或冲击的敏感性(即使微分环节对扰动或冲击产生钝化效应),进而设计出了压电微动平台的改进PID控制器;接着,基于所搭建的压电微动平台位移测量系统,实验验证了所设计的钝化微分PID控制器的效果。实验结果表明,在钝化微分PID控制作用下,平台具有较快的响应,达到5μm阶跃目标的响应时间为0.3s,无超调;平台的定位误差显著减小,在跟踪最大值为15.25μm的变幅值三角波时,定位误差中线由无控制时的-0.7～1.2μm减小为-0.1～0.1μm。     

基于LSTM神经网络的压电执行器位移迟滞建模

该文搭建迟滞测量实验平台,测量一种用于LED晶圆检测压电执行器的迟滞效应,设计了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的压电迟滞模型,使用时间序列预测法对压电执行器位移迟滞效应建模。将该模型与传统的Prandtl-Ishlinskii(PI)模型进行对比。实验结果表明,神经网络模型具有较好、较广泛的迟滞建模效果,对于正弦波,位移预测精度保证小于2%;对于衰减正弦波,位移预测精度可保证小于3%。较高的模型预测精度为使用压电执行器进行LED晶圆检测提供了依据。     

压电定位系统的自耦PID控制

针对一类存在非线性迟滞特性的纳米定位压电驱动器的控制问题,使用了一种与被控系统无关的自耦比例积分微分(ACPID)控制方法。该方法将系统内部所有复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计了基于ACPID控制理论的压电定位控制系统。理论分析了ACPID控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果表明,ACPID控制系统的有效性不仅具有更快的响应速度、更高的控制精度,且具有良好的抗扰动鲁棒性,在压电定位系统控制领域具有较大应用价值。     

基于模糊PID控制的新型压电型电液伺服阀研究

提出一种新型的直动式一级压电型电液伺服阀，并对其特性进行了分析。针对系统的非线性和不确定性，提出了自适应模糊PID控制方法，有效地满足了实际系统对滑阀位置控制的要求。实验结果表明了新型电液伺服阀相对于传统的电液伺服的性能有了很大的改善。     

压电陶瓷迟滞建模及控制仿真

为了提高压电陶瓷驱动器在调节光学谐振腔长度时的精度,设计了一种压电陶瓷驱动系统。同时,为了改善压电陶瓷的迟滞特性,利用Duhem迟滞模型对其进行建模,利用梯度下降法对模型参数进行辨识,得到迟滞模型;并利用逆模型补偿及比例、积分、微分(PID)复合控制方法进行控制。实验结果表明,Duhem模型可以有效地拟合压电陶瓷驱动器的迟滞,在15μm的范围内,最大拟合误差小于0.2μm;同时,在复合控制下,驱动器的最大控制误差为12nm,表明该复合控制方法的有效性。     

压电陶瓷迟滞建模及控制仿真

为了提高压电陶瓷驱动器在调节光学谐振腔长度时的精度,设计了一种压电陶瓷驱动系统。同时,为了改善压电陶瓷的迟滞特性,利用Duhem迟滞模型对其进行建模,利用梯度下降法对模型参数进行辨识,得到迟滞模型;并利用逆模型补偿及比例、积分、微分(PID)复合控制方法进行控制。实验结果表明,Duhem模型可以有效地拟合压电陶瓷驱动器的迟滞,在15 μm的范围内,最大拟合误差小于0.2 μm ;同时,在复合控制下,驱动器的最大控制误差为12 nm,表明该复合控制方法的有效性。     

基于专家PID控制的微波加热功率主动控制方法

针对现有微波功率控制方法存在的过渡时间长,稳定性差等问题,提出微波源功率专家比例积分微分(PID)主动控制法,在防止出现"热失控"的前提下,根据物料的介电特性、反射功率等先验知识,建立专家控制规则库,将控制规则预存于控制器,解决微波加热过程实时控制难,控制精确度差等问题。仿真实验结果证明,专家PID控制比经典PID控制达到稳态的用时节约70%,效率提高89%,精确度提高87%。     

基于Buck电路的压电陶瓷脉冲驱动电源研究

为提升传统压电陶瓷驱动电源的效率与动态性能,以双N型金属 氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）降压拓扑为基础,设计了一种新颖的压电陶瓷脉冲驱动电源方案,并进行了理论分析与实验验证。电源系统中主电路对输入高压进行降压调节,采样网络实时地检测压电陶瓷的驱动电压与电流,通过闭环控制对输出电压进行调节。同时,为使压电陶瓷驱动电源具有良好的自动调节能力,引入了模糊比例 积分 微分(PID)控制算法,提高了驱动电源的动态性能。     

压电悬臂梁振动模糊滑模控制

针对压电悬臂梁的振动问题,该文提出了一种模糊滑模主动控制策略,以在抑制悬臂梁振动的基础上减小抖振。根据均质梁单元和压电梁单元运动方程引入状态向量,建立了压电悬臂梁的状态空间方程。通过平衡截断法对压电悬臂梁模型进行降阶,以提高计算效率,并以降阶模型为对象设计了模糊滑模控制器。运用模糊规则调节切换增益,饱和函数替换符号函数,有效地减小了滑模控制的抖振现象,利用Lyapunov函数证明其稳定性。结果表明,基于饱和函数的模糊滑模控制不仅能控制压电悬臂梁的振动,还能降低抖振现象。     

压电式执行器用于超精密进给机构的技术研究

通过对压电陶瓷微位移执行器动态特性问题的研究,设计了一种可微机控制的数字高压信号源作为电压调节器、压电陶瓷作为驱动器的精密微动平台。针对高精度的定位和进给需要,设计了数字闭环控制系统,引入数字比例-积分-微分(PID)模糊控制器以提高系统的动态特性。实验表明,该控制系统简单、可靠、实用,所提出的校正方法对改善压电陶瓷微位移执行器的动态特性有显著效果,现已将其用在磨床进给机构中。     

基于单神经元PID的开关电源控制研究

开关电源本身是一个非线性系统,所以常规PID控制很难满足系统控制要求.采用单神经元PID控制具有更好的动态性能和启动性能.用MATLAB/Simulink仿真工具对开关电源所建模型进行控制算法仿真,仿真结果表明:单神经元PID控制器优于常规PID,其自适应能力好,响应快,鲁棒性强,系统稳态和动态性能良好.有较好的应用前景.     

船载天伺馈系统速度环路的PID控制调整

介绍了PID控制的原理和特点,对船载天伺馈系统伺服驱动速度环路板的组成和速度环路板上前向通道、力矩偏置电路以及差数振荡电路进行了简要描述。通过对前向通道、力矩偏置电路以及差数振荡电路环路关键控制参数的调整,分析控制参数对环路特性和系统稳定性的影响,根据系统在调整参数后的性能测试结果,对PID控制在伺服控制系统的功能进行分析。结合岗位的实际工作经验,阐述PID控制在伺服控制系统中的实际应用。     

基于单神经元模糊自适应PID控制的加热炉温度控制器设计

加热炉温度控制器要求精度高、动态性能好、抗干扰能力强、检测功能全,而常规的PID控制策略难以满足要求。为此,提出一种单神经元模糊自适应PID控制算法,为提高系统的控温精度和响应快速性,将模糊控制引入单神经元自适应PID控制中,提出单神经元模糊PID控制。它运用有监督的Hebb学习规则在线修正PID参数,而神经元的比例、积分、微分学习速率则由Sugeno模糊逻辑系统根据系统的误差和误差变化量大小进行调整,使控制系统对动态过程信息的利用程度达到最优。Matlab仿真和实验结果表明,系统不仅具有自学习、自适应能力和鲁棒性,且动态性能和稳态性能都优于经典PID控制,超调量减小,上升时间和调节时间均减小。     

基于PLECS的Buck变换器模糊PID控制

根据Buck变换器的基本原理,由PLECS建立Buck变换器本体模型,再由Simulink工具建立模糊PID控制器,两者无缝连接。其中在大偏差范围内采用PD模糊控制器以提高其动态响应速度,而在小偏差范围内转换成PID控制,以提高其稳态精度。仿真结果表明了模糊PID控制的优越性,实现了模拟电路与数字控制的有效结合。     

机载激光通信的模糊神经网络PID视轴稳定控制

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分（PID）控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自主学习能力,实现了对PID参量的实时在线调整。结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊神经网络PID控制方法提高了系统的动态响应速度,减小了系统超调量,当载体受到扰动与参量改变时,具有较强的自适应性和鲁棒性。     

基于参数自适应PID控制算法激光准直系统的研制

提出并研制了一种基于参数自适应比例、积分和微分(PID)控制算法的激光准直控制系统,从根本上解决了传统PID控制方法的存在的精度低、实时性差等不足。在50min内,x向(水平方向)的角漂移量为22nm／150mm,y向(垂直方向)的角漂移量为15nm／150nm;x向的平漂移量为26nm／150nm,y向平漂移量为28nm／150nm。实验证明：采用参数自适应PID控制算法,激光准直系统的准值精度和鲁棒性得到显著提高。