隨著精密制造技術(shù)在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,微納定位系統(tǒng)逐漸成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究熱點(diǎn)。在微納定位系統(tǒng)當(dāng)中,驅(qū)動器作為極其重要的組成部分,它的性能直接影響了整個系統(tǒng)的輸出精度。在眾多驅(qū)動器中,壓電陶瓷驅(qū)動器由于超高的分辨率、極快的響應(yīng)速度、較低的能耗等諸多優(yōu)勢已經(jīng)成為微納定位領(lǐng)域較為理想的一種驅(qū)動元件。然而壓電陶瓷驅(qū)動器的電壓-位移輸出特性表現(xiàn)出一種非光滑的復(fù)雜非線性特征,這種特性的存在嚴(yán)重影響了微納定位系統(tǒng)的整體性能。除此之外,在二維微納定位系統(tǒng)中廣泛表現(xiàn)出壓電驅(qū)動器間的耦合效應(yīng),大大降低了微納定位系統(tǒng)的輸出精度,增加了平臺的控制難度,限制了二維微納定位平臺的使用范圍�；谝陨蠁栴},本文以二維微納定位平臺為研究對象,深入研究壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯非線性特性及其形成機(jī)理,建立了Duhem遲滯模型,通過將遲滯曲線分成升壓段與降壓段分別進(jìn)行參數(shù)識別的方式提高了建模精度,基于人工魚群算法,引入蝙蝠算法提高了模型參數(shù)的辨識精度�？刂品矫�,首先設(shè)計(jì)了x軸方向和y軸方向的前饋控制器對壓電陶瓷驅(qū)動器進(jìn)行遲滯補(bǔ)償;又設(shè)計(jì)了x軸方向和y軸方向的解耦控制器來減少耦合效應(yīng)對系統(tǒng)造成的影響;最后設(shè)計(jì)了x軸方向和y軸... 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Preisach遲滯算子示意圖

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文3描述不同材料的遲滯非線性現(xiàn)象，擴(kuò)大了該模型的應(yīng)用范圍。Preisach模型基本表達(dá)式如下：,sytuutdd（1.1）式中：yt表示被控對象的遲滯輸出；ut表示遲滯輸入；S表示權(quán)重不為零的范圍；u,表示遲滯算子的權(quán)重函數(shù)。其中遲滯算子的基本表達(dá)式為：11utututut，，，（1.2）式中：表示輸入信號改變方向的前一時刻，遲滯算子的輸出極值。圖1.1Preisach遲滯算子示意圖圖1.2Preisach平面積分區(qū)域圖1.1為Preisach遲滯算子示意圖。其中算子所在的積分平面被稱為Preisach平面，假設(shè)積分區(qū)域的上下限分別表示為maxu和minu，那么Preisach平面的積分區(qū)域可以表示為圖1.2的形式。由圖1.2可知，Preisach平面的積分區(qū)域被劃分為兩個部分，分別為1S和1S，其中：1S,ut1，1S,ut1。基于此，Preisach模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式又可改寫為如下形式：11,,ssytuddudd（1.3）Preisach模型的建模原理可以直觀的表示為圖1.3的形式。

杭州電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3Preisach模型建模原理圖圖中，每個矩陣中的回線均代表加權(quán)遲滯算子，其中表示遲滯輸入的上升閾值，則表示遲滯輸入的下降閾值。Preisach模型在國內(nèi)外眾多專家學(xué)者們的研究過程中不斷改進(jìn)，逐漸成為了應(yīng)用最為廣泛的遲滯非線性模型之一。山東大學(xué)的李康[18]等通過選取合適的離散化平面對傳統(tǒng)的Preisach算子進(jìn)行離散化從而建立新的Preisach模型，改進(jìn)后的Preisach模型與改進(jìn)前相比能夠更精確的描述壓電陶瓷驅(qū)動器的初始化上升曲線和遲滯主環(huán)。南京航空航天大學(xué)朱玉川[19]課題組通過在Preisach遲滯算子中引入一個雙曲正切函數(shù)，構(gòu)造出的Preisach模型具有動態(tài)特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該動態(tài)模型能夠較精確地描述壓電陶瓷驅(qū)動器的動態(tài)遲滯現(xiàn)象并具有較好的泛化能力。ZhiLi[20]等基于Preisach模型的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)式，用顯式的輸入信號表達(dá)式代替原先的隱式表達(dá)式得到改進(jìn)后的Preisach模型，實(shí)現(xiàn)了較好的效果。北京理工大學(xué)劉向東[21]團(tuán)隊(duì)通過引入指數(shù)函數(shù)構(gòu)造出一種不對稱遲滯算子，在此基礎(chǔ)上建立了動態(tài)的Preisach模型，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行模型參數(shù)的辨識，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)后的動態(tài)Preisach模型大大的提高了系統(tǒng)的輸出精度。（2）PI模型PI模型是由俄國數(shù)學(xué)家Krasnosel’skii在深入研究Preisach遲滯算子的基礎(chǔ)上提出的。PI模型的建模思想與Preisach模型十分相似，都是利用一定數(shù)量不同閾值的基本遲滯算子進(jìn)行線性加權(quán)疊加的方式來描述不同情況下壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯現(xiàn)象。與Preisach模型相比，PI模型結(jié)構(gòu)更加簡單，算法也更容易實(shí)現(xiàn)，并且能非常容易的求得解析逆模型，有助于控制器的設(shè)計(jì)，因而被廣泛應(yīng)用于遲滯非線性系統(tǒng)的建模當(dāng)中。Play算子的示意圖如圖1.4（a）所示，在實(shí)際建模過程中，往往只用到標(biāo)準(zhǔn)play算子的?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3246080