[发明专利]压电驱动的率相关迟滞建模方法、装置、系统及存储介质

说明书

本申请涉及一种压电驱动的率相关迟滞建模方法装置、系统及存储介质，其中，方法包括：基于Bouc‑Wen模型，将形状控制函数的取值分为多个独立取值的阶段，且在各阶段的取值具有非对称性，得到压电驱动的非对称迟滞模型。基于所述非对称迟滞模型，引入率相关项得到压电驱动的率相关非对称迟滞模型；其中，η为率相关系数，指示压电驱动迟滞的率相关程度，为压电驱动输出位移的导数。本申请建立的率相关非对称迟滞模型符合压电驱动的实际输出情况，能够在大频率范围内实现更小的建模误差。可以解决压电驱动因率相关迟滞现象的存在，使得对其施加电压时，其输出位移变得不可预测，给高速及高精度的位移控制带来困难的问题。

技术领域

本申请涉及压电驱动的率相关迟滞建模方法、装置、系统及存储介质，属于压电驱动技术领域。

背景技术

随着现代工业的发展，国防、航空、航天、微电子等尖端领域对超精密检测和超精密加工提出了越来越多的需求。基于微纳致动器的超精密定位技术作为微纳操作的基础及关键技术得到越来越多的重视。得益于压电驱动具有分辨率高、体积小、推力大、响应快等优点，压电驱动成为了当前应用最为广泛的超精密致动方案，在超精测量、航空航天、精密制造、显微观测等方向具有广泛应用。

以上应用不仅需要高精度的定位，而且对操作效率提出了越来越高的要求，这就对压电驱动的高动态定位性能提出了要求。

但是，压电驱动的率相关迟滞现象的存在使对其施加电压时，其输出位移变得不可预测，给高速及高精度的位移控制带来困难，使得压电驱动难以在保持高定位精度的同时，拥有较快的定位速度，影响了压电驱动的定位精度和动态位移跟踪能力，限制了压电驱动在有高动态需求的领域的进一步应用。

发明内容

本申请提供了一种压电驱动的率相关迟滞建模方法、装置、系统、设备及存储介质，以解决压电驱动因率相关迟滞现象的存在，使得对其施加电压时，其输出位移变得不可预测，给高速及高精度的位移控制带来困难的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

本申请实施例的第一方面，提供了一种压电驱动的率相关迟滞建模方法，包括：

基于Bouc-Wen模型，将形状控制函数的取值分为多个阶段，且在各阶段的取值具有非对称性，得到压电驱动的非对称迟滞模型；

基于所述非对称迟滞模型，引入率相关项得到压电驱动的率相关非对称迟滞模型；其中，η为率相关系数，指示压电驱动迟滞的率相关程度，为压电驱动输出位移的导数。

进一步地，在本申请第一方面所述方法的一个实施例中，所述将形状控制函数的取值分为多个阶段，且在各阶段的取值具有非对称性，包括：

将形状控制函数的取值根据输入电压信号一阶导数、输入电压信号二阶导数以及迟滞分量的取值符号的变化，划分为六个阶段；

所述形状控制函数在每个阶段的取值为模型参数γ和模型参数β₁～β₆的和，其中，模型参数β₁～β₆在每个阶段根据输入电压信号一阶导数、输入电压信号二阶导数以及迟滞分量的取值符号的不同，独立取值。

进一步地，在本申请第一方面所述方法的一个实施例中，所述压电驱动的非对称率相关动态迟滞模型为：

其中，t为采样时刻，表示形状控制函数，h(t)为迟滞分量，x(t)为输出位移，u(t)为t时刻的输入电压，为u(t)的微分，为x(t)的微分，η为率相关参数，k为线性参数，A、γ、β₁～β₆为模型参数。

进一步地，在本申请第一方面所述方法的一个实施例中，所述将输入电压信号的每个信号周期划分为多个信号阶段，确定形状控制函数在各信号阶段的取值，包括：