[发明专利]一种非共振EVC装置的椭圆轨迹误差控制系统

权利要求书

1.一种非共振EVC装置的椭圆轨迹误差控制系统，其特征在于：包括对输入电压进行调整输出调整电压的PI逆模型和信号输入端与PI逆模型的信号输出端通信连接的压电陶瓷换能器，调整电压进入压电陶瓷换能器后能够减小椭圆轨迹的位移误差；

所述PI逆模型的构建方法包括以下步骤：

步骤1：用分段动态权值的方法建立率相关PI模型；

步骤2：求解步骤1中率相关PI模型的参数；

步骤3：对率相关PI模型求逆模型；

步骤1所述的率相关PI模型的动态权值为，

其中，ω_i是静态PI模型的阈值为r_i时的算子权值，为动态权值ω_i(u(t))的变化函数，

其中，u为非共振EVC装置各轴向的驱动电压，和分别是u的一阶和二阶导数，ω_i表示算子权值，σ₁、σ₂、σ₃、σ₄为动态化引入的参数，其中i＝1,2,…,n；

描述非共振EVC装置各轴向运动位移和驱动电压关系的率相关PI模型表示为：

其中，ω_i(u(t))为分段动态化权值，为Play算子输出，n为Play算子数量；

步骤2中求解率相关PI模型动态权值ω_i(u(t))的方法为：

1)求解算子权值ω_i：

静态PI模型为，

其中，为Play算子输出，r_i为Play算子阈值；

选取静态PI模型所用到的Play算子的个数n，算子阈值r_i选取原则为，

算子权值ω_i由静态下迟滞环数据采用二次规划算法求解模型与实测值的和方差最小得到；

2)求解变化函数的动态化参数σ₁、σ₂、σ₃、σ₄：

动态化参数σ₁、σ₂、σ₃、σ₄由四个不同频率下的迟滞环数据采用粒子群算法同时辨识得到；

计算率相关PI模型权值选用频率为1Hz时的迟滞环数据；计算率相关PI模型动态化参数σ₁、σ₂、σ₃、σ₄选用频率分别为1Hz、10Hz、50Hz和100Hz下的迟滞环数据；

步骤3所述的率相关PI模型的逆模型参数表达式为，

其中，y_d(t)为指定的参考位移，ω’_i(y_d(t))为逆模型权值，r’_i(y_d(t))为逆模型中Play算子阈值，PI逆模型表达式为，

其中，为逆模型中Play算子输出。

2.根据权利要求1所述的一种非共振EVC装置的椭圆轨迹误差控制系统，其特征在于：还包括反馈单元，所述反馈单元能够获取椭圆轨迹位移，并能够根据位移误差输出与PI逆模型的调整电压配合减小位移误差的误差电压。

3.根据权利要求2所述的一种非共振EVC装置的椭圆轨迹误差控制系统，其特征在于：所述反馈单元包括微位移传感器和信号输入端与微位移传感器的信号输出端通信连接的PID控制器，所述微位移传感器能够检测椭圆轨迹的实际位移；PID控制器的信号输出端与PI逆模型的信号输出端汇合后与压电陶瓷换能器的信号输入端通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种非共振EVC装置的椭圆轨迹误差控制系统，其特征在于：所述PID控制器采用离散数字化算法，

其中，k_p为比例系数，T_I为积分时间常数，T_D为微分时间常数，k_d ＝k_pT_D，T为采样周期，k为采样序号，k＝1,2,···,n，error(k)为第k时刻传感器检测的实际位移与该时刻期望位移的差值。