本文關(guān)鍵詞：壓電陶瓷非線性遲滯模型研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微納米精密定位系統(tǒng)成為研究熱點，定位精度對于微納米定位系統(tǒng)是一個很重要的指標(biāo)，而定位系統(tǒng)中驅(qū)動器件的性能對定位精度有很大影響。在眾多驅(qū)動器件中壓電陶瓷驅(qū)動器具有體積小、承載力大、分辨率高、無噪聲、不發(fā)熱等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于微定位系統(tǒng)。但是壓電陶瓷還具有遲滯非線性現(xiàn)象，在開環(huán)條件下給系統(tǒng)的控制帶來了困難。 本文針對壓電陶瓷的遲滯非線性問題，結(jié)合國家自然科學(xué)基金項目“壓電陶瓷高速動態(tài)精密定位驅(qū)動機理與控制方法研究”,采取建立遲滯模型并進行有效控制的方法來減小遲滯非線性的影響。 首先基于Prandtl-Ishlinskii遲滯算子建立了壓電陶瓷的PI遲滯模型，該遲滯模型可以精確地描述遲滯非線性現(xiàn)象。在此基礎(chǔ)上利用初始負載函數(shù)對PI遲滯模型進行分析推導(dǎo)，求得了壓電陶瓷PI遲滯逆模型，為進一步對壓電陶瓷驅(qū)動器進行自適應(yīng)逆控制提供了模型基礎(chǔ)。 基于所建立的壓電陶瓷PI遲滯模型及其逆模型，，應(yīng)用LMS濾波器設(shè)計了自適應(yīng)逆控制算法，能有效實現(xiàn)對壓電陶瓷驅(qū)動器遲滯模型中權(quán)系數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整。搭建微定位實驗系統(tǒng)，對建立的PI遲滯模型進行了實驗研究。實驗結(jié)果表明，利用自適應(yīng)逆控制算法，可以使系統(tǒng)的輸出線性誤差得到明顯改善。 結(jié)合壓電陶瓷遲滯曲線的特點和微觀極化理論基礎(chǔ)，建立了線性變換遲滯數(shù)學(xué)模型，并通過對遲滯曲線剪滅特性的分析，得到了改進的線性變換壓電陶瓷遲滯數(shù)學(xué)模型，最后用所建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測的遲滯曲線和實測值進行對比，驗證了所建立模型的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：壓電陶瓷 非線性 遲滯 逆控制
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TQ174.1
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題的研究背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-19
• 1.2.1 壓電陶瓷遲滯數(shù)學(xué)模型研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.2 壓電陶瓷驅(qū)動器控制方法研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 壓電陶瓷非線性理論基礎(chǔ)20-34
• 2.1 壓電陶瓷概述20-22
• 2.2 壓電效應(yīng)與壓電方程22-25
• 2.2.1 壓電效應(yīng)22-23
• 2.2.2 壓電方程及邊界條件23-25
• 2.3 非線性本構(gòu)理論25-31
• 2.3.1 壓電陶瓷極化原理26-28
• 2.3.2 電疇轉(zhuǎn)向理論28-30
• 2.3.3 壓電陶瓷非線性本構(gòu)關(guān)系30-31
• 2.4 壓電陶瓷遲滯非線性現(xiàn)象31-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 壓電陶瓷 PI 遲滯模型研究34-52
• 3.1 PI 遲滯模型的建立34-37
• 3.1.1 基于 PI 算子的遲滯模型34-35
• 3.1.2 基于 PI 算子的遲滯逆模型35-37
• 3.2 自適應(yīng)逆控制方法設(shè)計37-44
• 3.2.1 自適應(yīng)濾波方法38-39
• 3.2.2 最速下降法39-40
• 3.2.3 LMS 算法40-42
• 3.2.4 自適應(yīng)逆控制原理42-44
• 3.3 微納米定位實驗44-51
• 3.3.1 實驗系統(tǒng)44-45
• 3.3.2 實驗及結(jié)果45-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第四章 改進的線性變換壓電陶瓷遲滯數(shù)學(xué)模型52-66
• 4.1 線性變換遲滯模型的推導(dǎo)52-57
• 4.1.1 微觀極化理論基礎(chǔ)52-53
• 4.1.2 線性變換遲滯數(shù)學(xué)模型的建立53-57
• 4.2 改進的遲滯數(shù)學(xué)模型57-62
• 4.2.1 壓電陶瓷剪滅特性57-60
• 4.2.2 遲滯數(shù)學(xué)模型的求解60-62
• 4.3 模型與實測值的對比62-65
• 4.3.1 參考遲滯曲線與實測值的對比62-63
• 4.3.2 遲滯模型與實測值的對比63-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 總結(jié)與展望66-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72-73
• 附錄73-79
• 致謝79-80

【參考文獻】

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本文編號：276109