本文關(guān)鍵詞：宏微定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償模型與切換控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著制造業(yè)的不斷升級(jí),IC集成、航空航天技術(shù)的不斷創(chuàng)新,以及基因技術(shù)的不斷突破,對(duì)精密定位技術(shù)提出了愈來(lái)愈高的挑戰(zhàn)與要求。通過(guò)宏微兩級(jí)驅(qū)動(dòng)模式,即直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)微米定位的大行程驅(qū)動(dòng),壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)納米定位的誤差補(bǔ)償,可以很好地滿足工程實(shí)踐中行程與精度的要求。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為一種具有納米級(jí)的驅(qū)動(dòng)分辨率,頻率響應(yīng)快、功耗低且驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛應(yīng)用在精密定位領(lǐng)域。但其固有的磁滯非線性效應(yīng),不僅會(huì)影響最終的定位精度,更有可能造成定位系統(tǒng)的不穩(wěn)定,甚至震蕩。因此,研究壓電陶瓷的磁滯非線性建模、辨識(shí)及控制方法,以及對(duì)宏微切換過(guò)程中微驅(qū)定位誤差補(bǔ)償?shù)目刂撇呗约胺椒ǖ母纳萍把芯慷加衅渲匾囊饬x。本文以宏微定位平臺(tái)為研究對(duì)象,首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的納米定位(微)平臺(tái)的非線性特性進(jìn)行分析,討論及分析幾種常見(jiàn)的唯象磁滯建模方法�；煦缬成�-變異粒子群(Mutation-Particle Swarm Optimization,MPSO)算法的Prandtl-Ishlinskii(P-I)磁滯模型參數(shù)最優(yōu)化。針對(duì)P-I磁滯模型非線性,需辨識(shí)參數(shù)多,且難調(diào)試的特點(diǎn),這對(duì)常規(guī)的最優(yōu)控制算法提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。鑒于此,特對(duì)群智能進(jìn)化算法:粒子群(PSO)算法進(jìn)行相關(guān)研究與改進(jìn),首先利用三個(gè)典型的測(cè)試函數(shù)對(duì)幾種已改進(jìn)的PSO算法進(jìn)行了分析;其次,為提高搜索的遍歷性及種群的多樣性,特將混沌映射與PSO算法有機(jī)結(jié)合,同時(shí),為防止進(jìn)入超循環(huán),采用一種權(quán)重遞減的映射方式,仿真結(jié)果表明,改進(jìn)后的PSO算法其收斂精度得到了一定的提升。最終通過(guò)比較得知,基于混沌映射的MPSO算法的收斂精度最好。在分析P-I磁滯模型的基礎(chǔ)上,用混沌映射的MPSO算法對(duì)其進(jìn)行模型參數(shù)的求解,最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,求得的模型參數(shù)可以使P-I模型與實(shí)驗(yàn)軌跡很好地?cái)M合,從而準(zhǔn)確地描述了壓電陶瓷的磁滯非線性。微驅(qū)定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償控制。首先,根據(jù)辨識(shí)的P-I模型設(shè)計(jì)前饋逆補(bǔ)償控制對(duì)其進(jìn)行逆補(bǔ)償控制;其次,根據(jù)輸入信號(hào)的不同,分別采用閉環(huán)PID控制(位移)及壓電陶瓷閉環(huán)P-I控制(電壓)來(lái)提高其定位精度,從而改善其磁滯特性。為使壓電陶瓷更好地進(jìn)行切換定位補(bǔ)償,通過(guò)閉環(huán)P-I控制求取了微驅(qū)定位平臺(tái)的線性模型。宏微定位平臺(tái)的切換控制研究,根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的雙光柵尺反饋的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)逆補(bǔ)償控制方法。在微米定位(宏)平臺(tái)采用PID+前饋控制的情況下,討論及研究了納米定位平臺(tái)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)切換控制方法。通過(guò)求取的逆模型,根據(jù)雙光柵反饋的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)逆補(bǔ)償切換控制方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法對(duì)最終的誤差具有很好的補(bǔ)償作用及實(shí)時(shí)性。
【關(guān)鍵詞】：磁滯非線性 Prandtl-Ishlinskii模型 粒子群算法 磁滯補(bǔ)償 自適應(yīng)切換逆補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP13
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題的來(lái)源10
• 1.2 課題研究的背景和意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及分析11-13
• 1.3.1 工作臺(tái)結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方式的研究12-13
• 1.3.2 定位控制策略及算法的研究13
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4.1 宏驅(qū)定位系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)13-14
• 1.4.2 微驅(qū)定位系統(tǒng)的磁滯建模及補(bǔ)償14-15
• 1.5 主要研究?jī)?nèi)容15-18
• 第2章 微驅(qū)平臺(tái)非線性測(cè)試及磁滯建模18-29
• 2.1 試驗(yàn)平臺(tái)的介紹18-19
• 2.2 壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微工作臺(tái)非線性測(cè)試試驗(yàn)19-22
• 2.2.1 微驅(qū)定位平臺(tái)磁滯測(cè)試試驗(yàn)20-21
• 2.2.2 微驅(qū)定位平臺(tái)蠕變特性測(cè)試試驗(yàn)21-22
• 2.3 微驅(qū)定位平臺(tái)磁滯非線性建模22-28
• 2.3.1 Preisach模型22-24
• 2.3.2 Krasnosel’skii-Pokrovkii（KP）模型24-25
• 2.3.3 Prandtl-Ishlinskii（P-I)模型25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章P-I磁滯模型參數(shù)求解與優(yōu)化29-48
• 3.1 粒子群（PSO）算法29-34
• 3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)PSO算法30-32
• 3.1.2 改進(jìn)的PSO算法32-34
• 3.2 PSOs算法的測(cè)試與比較34-36
• 3.2.1 測(cè)試函數(shù)及改進(jìn)PSO算法的參數(shù)選取34-35
• 3.2.2 仿真結(jié)果及分析35-36
• 3.3 基于混沌映射的PSO算法36-41
• 3.3.1 混沌現(xiàn)象36-38
• 3.3.2 混沌映射的PSO算法38-39
• 3.3.3 混沌映射的PSO算法的測(cè)試與結(jié)果分析39-41
• 3.4 混沌映射PSO算法的PID控制器自適應(yīng)最優(yōu)化研究41-44
• 3.4.1 模型與目標(biāo)函數(shù)的選擇42-43
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析43-44
• 3.5 混沌映射MPSO算法的P-I模型權(quán)重參數(shù)最優(yōu)化44-47
• 3.5.1 Prandtl-Ishlinskii模型的磁滯算子的選擇44-45
• 3.5.2 混沌映射MPSO算法的Prandtl-Ishlinskii模型的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 微驅(qū)定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償控制48-58
• 4.1 Prandtl-Ishlinskii磁滯模型的前饋逆補(bǔ)償控制48-51
• 4.1.1 Prandtl-Ishlinskii磁滯逆模型49-50
• 4.1.2 Prandtl-Ishlinskii模型前饋逆補(bǔ)償試驗(yàn)50-51
• 4.2 閉環(huán)磁滯補(bǔ)償控制51-56
• 4.2.1 閉環(huán)PID控制及實(shí)驗(yàn)結(jié)果51-54
• 4.2.2 線性反饋（P-I)控制及實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-56
• 4.3 微驅(qū)定位平臺(tái)的線性模型的建立56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 宏微雙驅(qū)系統(tǒng)的切換控制研究58-68
• 5.1 宏驅(qū)平臺(tái)的控制器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)58-60
• 5.1.1 宏驅(qū)平臺(tái)的PID參數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)58-59
• 5.1.2 宏驅(qū)平臺(tái)PID+前饋控制實(shí)驗(yàn)59-60
• 5.2 宏微雙驅(qū)定位平臺(tái)的切換控制研究與實(shí)現(xiàn)60-67
• 5.2.1 靜態(tài)切換控制模式61
• 5.2.2 動(dòng)態(tài)切換控制模式61-62
• 5.2.3 逆補(bǔ)償切換控制模式62-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果75-77
• 致謝77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王建,張珩;基于可行模型集合方法的多模型切換控制[J];控制工程;2004年03期

2 翟軍勇;;基于能量守恒的橋吊防c謝豢刂芠J];東南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年S1期

3 沈憲章;空分設(shè)備的切換控制系統(tǒng)[J];冶金自動(dòng)化;1990年01期

4 吳同軍,孫廣彬,朱文珍;可逆換熱器切換控制程序的實(shí)現(xiàn)[J];化肥設(shè)計(jì);2001年05期

5 薛振框,李少遠(yuǎn);基于模型有效匹配的多模型切換控制[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2005年03期

6 趙景波;周冰;李秀蓮;貝紹軼;;電動(dòng)化底盤(pán)動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)多工況切換控制策略及性能試驗(yàn)[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2013年11期

7 付俊;趙軍;李一波;;一類(lèi)非線性級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的魯棒不變切換控制[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2006年10期

8 翟軍勇;費(fèi)樹(shù)岷;;集裝箱橋吊防搖切換控制研究[J];電機(jī)與控制學(xué)報(bào);2009年06期

9 曲長(zhǎng)海,呂哲峰,穆向禹;多模型切換控制的抖動(dòng)抑制[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2002年03期

10 史繼忠;分子篩吸附器的自動(dòng)切換控制系統(tǒng)[J];深冷技術(shù);2003年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 邢媛;劉金福;于達(dá)仁;;基于切換控制的艦船增壓鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];2012電站自動(dòng)化信息化學(xué)術(shù)和技術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2012年

2 張艷霞;郭雷;;基于多模型的隨機(jī)自適應(yīng)切換控制[A];第二十屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上）[C];2001年

3 陳超;于達(dá)仁;鮑文;趙軍;;基于多Lyapunov函數(shù)方法的航空發(fā)動(dòng)機(jī)安全保護(hù)切換控制[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

4 顧穎蘭;;冷軋機(jī)組柔性切換控制實(shí)現(xiàn)方法[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2014年會(huì)暨能源計(jì)量與綠色冶金論壇論文集[C];2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 高鋒;汽車(chē)縱向運(yùn)動(dòng)多模型分層切換控制[D];清華大學(xué);2006年

2 衣麗葵;DC-DC變換器的非線性與切換控制方法的研究[D];東北大學(xué);2012年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 朱超;基于速度阻尼方法的力位切換控制與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

2 付俊;非線性級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的魯棒不變切換控制[D];東北大學(xué);2005年

3 彭豪;基于模型庫(kù)切換控制方法的帶材糾偏系統(tǒng)研究[D];湘潭大學(xué);2013年

4 趙春浩;渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的建模與切換控制[D];大連理工大學(xué);2015年

5 徐松;基于互聯(lián)阻尼配置的切換控制及在PMSM模型中的應(yīng)用[D];中南大學(xué);2013年

6 王彥婷;非線性自適應(yīng)切換控制及其在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用[D];東北大學(xué);2011年

7 戴旭飛;宏微定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償模型與切換控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 何芹;基于切換控制的DC-DC變換器控制研究[D];東北大學(xué);2012年

9 王志杰;軋機(jī)液壓伺服位置系統(tǒng)多模型切換控制研究[D];燕山大學(xué);2011年

10 王曉陽(yáng);Femtocell的切換控制研究[D];西安電子科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：宏微定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償模型與切換控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號(hào)：308856