微觀納米時(shí)代的到來(lái)推動(dòng)納米驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)迅速發(fā)展。壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)是由壓電陶瓷材料驅(qū)動(dòng)器組成,因具有微納米級(jí)位移分辨率和快速頻率響應(yīng)速度得以在納米尺度定位領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是,壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)內(nèi)部的壓電材料在極化過(guò)程中會(huì)伴隨復(fù)雜的遲滯效應(yīng)產(chǎn)生,導(dǎo)致平臺(tái)定位精度大幅下降、定位性能嚴(yán)重受損,最終限制其在納米精度驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。本論文以壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)為研究對(duì)象,針對(duì)內(nèi)部遲滯非線性進(jìn)行深入研究,旨在精確描述遲滯特性并有效消除遲滯影響,實(shí)現(xiàn)壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的高精密驅(qū)動(dòng)定位控制,從而擴(kuò)展其應(yīng)用前景。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下:考慮Duhem微分方程的輸入方向改變會(huì)影響其輸出特性,進(jìn)而造成參數(shù)辨識(shí)困難,通過(guò)引入線性部分提出基于內(nèi)點(diǎn)算法的Duhem靜態(tài)模型表征壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的靜態(tài)遲滯特性。為進(jìn)一步描述平臺(tái)動(dòng)態(tài)遲滯特性,將對(duì)角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Duhem靜態(tài)模型串聯(lián),建立基于梯度下降算法的在線Duhem動(dòng)態(tài)模型。不同驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)比建模實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了Duhem動(dòng)態(tài)模型的有效性。為消除壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的復(fù)雜遲滯非線性,基于遲滯模型設(shè)計(jì)了相應(yīng)的開(kāi)環(huán)逆補(bǔ)償控制方法。由于Duhem靜態(tài)模型具有單獨(dú)遲滯結(jié)構(gòu),通... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置圖

第2章壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)Duhem動(dòng)態(tài)模型的建立23圖2.7實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4.2模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了驗(yàn)證提出的Duhem動(dòng)態(tài)模型的有效性和優(yōu)越性，采用不同頻率f的正弦電壓信號(hào)vt45sin2ft1245分別激勵(lì)壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)、Duhem靜態(tài)模型和Duhem動(dòng)態(tài)模型，將位移傳感器測(cè)量而來(lái)并經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換得到的平臺(tái)實(shí)際輸出與Duhem靜態(tài)模型輸出和Duhem動(dòng)態(tài)模型輸出做對(duì)比，在線完成對(duì)比建模實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2.8-圖2.10所示，其中（a）圖是不同頻率正弦信號(hào)下Duhem靜態(tài)模型、Duhem動(dòng)態(tài)模型及平臺(tái)實(shí)際的輸出遲滯環(huán)對(duì)比曲線；（b）圖是Duhem靜態(tài)模型和Duhem動(dòng)態(tài)模型的誤差對(duì)比曲線。從縱向分析，根據(jù)圖2.8-圖2.10（a）所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知，壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的實(shí)際輸出遲滯環(huán)隨著輸入驅(qū)動(dòng)電壓頻率的增加而變寬，并表現(xiàn)出最大輸出位移減小，最小輸出位移增大的趨勢(shì)。由此得出輸入頻率越高，遲滯作用越大的結(jié)論。然后分析Duhem靜態(tài)模型和Duhem動(dòng)態(tài)模型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，結(jié)果表明在10Hz以下的低頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，Duhem靜態(tài)模型和Duhem動(dòng)態(tài)模型都能很好得擬合平臺(tái)實(shí)際輸出。然而在20Hz以上的高頻信號(hào)激勵(lì)下，相比于Duhem靜態(tài)模型，Duhem動(dòng)態(tài)模型能夠更加準(zhǔn)確地描述平臺(tái)的動(dòng)態(tài)遲滯非線性，建模精度更高。通過(guò)對(duì)圖2.8-圖2.10（b）所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，明顯看出不同頻率正弦信號(hào)驅(qū)動(dòng)下的Duhem動(dòng)態(tài)模型的誤差均比Duhem靜態(tài)模型的誤差小，進(jìn)一步證實(shí)了提出的Duhem動(dòng)態(tài)模型對(duì)率相關(guān)遲滯特性出色的描述能力。（a）遲滯環(huán)輸出曲線（b）建模誤差曲線圖2.8正弦波激勵(lì)下對(duì)比建模實(shí)驗(yàn)（1Hz）

第4章壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的滑�？刂品椒�55圖4.10帶載情況下的壓電驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)表4.3正弦信號(hào)下空載與帶載滑�？刂茖�(duì)比誤差（1Hz）負(fù)載重量RMSE（μm）MAE（μm）MER（%）0g0.01660.01330.20100g0.01660.01330.21200g0.01660.01330.22300g0.01660.01330.22400g0.01660.01320.22500g0.01660.01320.21表4.4正弦信號(hào)下空載與帶載滑�？刂茖�(duì)比誤差（20Hz）負(fù)載重量RMSE（μm）MAE（μm）MER（%）0g0.16930.13160.93100g0.16960.13210.94200g0.16990.13240.92300g0.17000.13260.94400g0.17020.13250.93500g0.17030.13260.93

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：2940337