【摘要】：壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器具有高精度、高分辨率的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于精密微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)。但壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器本身具有磁滯非線性特點(diǎn),降低了微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)的定位精度及快速響應(yīng)能力,甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定�？刂撇呗詫�(duì)微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)定位精度有直接影響,通過(guò)控制策略降低壓電陶瓷的磁滯特性,提高平臺(tái)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。本文以雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)為研究對(duì)象,針對(duì)壓電陶瓷的磁滯特性,建立磁滯逆模型,修正系統(tǒng)控制電壓,補(bǔ)償壓電陶瓷的磁滯非線性;為進(jìn)一步提高進(jìn)給平臺(tái)的定位精度及快速響應(yīng)能力,運(yùn)用雙驅(qū)控制技術(shù),搭建了雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái),設(shè)計(jì)了雙壓電陶瓷復(fù)合控制策略,進(jìn)行了平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和定位精度分析和實(shí)驗(yàn)。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于壓電陶瓷的磁滯理論,分析Prandtl-Ishlinskii磁滯表達(dá)式,提出改進(jìn)的Prandtl-Ishlinskii磁滯模型,描述非對(duì)稱的壓電陶瓷磁滯曲線。構(gòu)造改進(jìn)Prandtl-Ishlinskii逆模型,并使用逆模型前饋控制策略,降低壓電陶瓷的磁滯非線性影響。(2)為進(jìn)一步提高進(jìn)給平臺(tái)的控制精度,引入雙驅(qū)控制技術(shù),設(shè)計(jì)搭建了雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)。對(duì)雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模分析,進(jìn)行雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn),通過(guò)輸入輸出數(shù)據(jù)辨識(shí)微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)的數(shù)學(xué)模型。(3)設(shè)計(jì)雙驅(qū)控制策略及改進(jìn)Prandtl-Ishlinskii逆模型前饋控制策略相結(jié)合的復(fù)合控制策略,復(fù)合控制策略既對(duì)磁滯非線性進(jìn)行前饋修正,亦對(duì)定位誤差進(jìn)行反饋補(bǔ)償,進(jìn)一步提高微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)的定位精度。(4)設(shè)計(jì)微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)的控制軟件,通過(guò)基于雙壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的微動(dòng)進(jìn)給實(shí)驗(yàn),進(jìn)行單壓電陶瓷復(fù)合控制策略(FF+PID+Signal PZT)及雙壓電陶瓷復(fù)合控制策略(FF+PID+Dual PZT)的控制性能實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證雙壓電陶瓷復(fù)合控制策略(FF+PID+Dual PZT)的有效性。
【圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于電壓為驅(qū)動(dòng)源的前饋控制策略，磁滯現(xiàn)象雖然明顯，但通過(guò)磁滯逆模型可以補(bǔ)償壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的磁滯引起的誤差。而且這種控制策略所需設(shè)備簡(jiǎn)單，磁滯模型易于構(gòu)建。因此，基于磁滯逆模型的前饋控制策略被廣泛應(yīng)用于壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的控制系統(tǒng)中。與此同時(shí)，配合位移反饋閉環(huán)控制策略，進(jìn)一步提高了微動(dòng)進(jìn)給平臺(tái)的定位精度。磁滯逆模型前饋控制策略的難點(diǎn)是需要建立反映壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器磁滯固有特性的模型。模型的精度決定了控制器的控制精度。磁滯模型具有復(fù)雜性和多樣性，至今為止，磁滯模型沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者基于不同材料及不同應(yīng)用場(chǎng)合提出了不同的磁滯模型，用于描述不同的磁滯曲線。根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出的磁滯非線性模型，磁滯模型主要可以分為基于物理理論的磁滯模型和基于現(xiàn)象的磁滯模型。磁滯模型的分類如圖 1-1 所示。

般指的是兩個(gè)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)布置在同一個(gè)自由度方向工作臺(tái)單方向的運(yùn)動(dòng)。采用雙驅(qū)控制技術(shù)，提高了工作臺(tái)作臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的變形。同時(shí)，，雙驅(qū)控制中的重心驅(qū)動(dòng)向準(zhǔn)確作用于工作臺(tái)的重心，抑制了工作臺(tái)因外部力及工作臺(tái)的定位精度。臺(tái)雙驅(qū)運(yùn)動(dòng)歷史發(fā)展歷程中，初期工程師采用機(jī)械方式輪、同步帶、鏈條等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)單電機(jī)運(yùn)動(dòng)使得兩械式雙驅(qū)工作方式實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，降低了電機(jī)控制難度，但構(gòu)的設(shè)計(jì)，使得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜并且存在不穩(wěn)定因素，雙。隨著電氣技術(shù)及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工程師使用電氣設(shè)計(jì)雙驅(qū)運(yùn)動(dòng)，逐步代替機(jī)械式雙驅(qū)運(yùn)動(dòng)。這種雙驅(qū)控、靈活性及適應(yīng)性，使得雙驅(qū)工作臺(tái)有較好控制效果及究現(xiàn)狀，雙驅(qū)控制技術(shù)一般可分為三種結(jié)構(gòu)，即主從控耦合控制[22]。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TH703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2635125