[发明专利]压电陶瓷执行器精度控制装置的设计方法及精度控制系统

摘要

本发明公开了一种压电陶瓷执行器精度控制装置的设计方法及精度控制系统，该设计方法包括采用Bouc‑wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞非线性模型；对迟滞非线性模型求其反函数，得到迟滞补偿器；采用Matlab系统辨识工具箱的ARX函数辨识出的参数α1,α2,…an和b0,b1,…bm构建压电陶瓷执行器的线性动力学模型；采用线性动力学模型的相位或阶数选取学习滤波器，并根据学习滤波器构建迭代学习控制器；连接迟滞补偿器和迭代学习控制器形成压电陶瓷执行器的精度控制装置。

主权项

压电陶瓷执行器精度控制装置的设计方法，其特征在于，包括：采用Bouc‑wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞非线性模型：H(x,h)＝y(t)＝kx(t)‑dh(t))其中，h(t)为迟滞分量；y(t)为压电陶瓷执行器的输出位移；x(t)为压电陶瓷执行器的驱动电压；k为驱动电压与输出位移的比率；d为迟滞分量与输出位移的比率；对所述迟滞非线性模型求其反函数，得到迟滞补偿器：H(yr,h)-1=x(t)=1k(yr(t)+dh(t))]]>其中，yr(t)为期望的输出位移；H(yr,h)‑1为迟滞非线性模型的反函数；采用Matlab系统辨识工具箱的ARX函数辨识出的参数α1,α2,…an和b0,b1,…bm构建压电陶瓷执行器的线性动力学模型：G(z)=b0+b1z-1+...+bmz-m1+α1z-1+...+anz-n]]>其中，z‑1为单位迟滞算子；n为压电陶瓷执行器的阶数，m为小于n的参数；采用线性动力学模型的相位或阶数选取学习滤波器，并根据学习滤波器构建迭代学习控制器：Ui+1(z)＝Q(z)(Ui(z)+βL(z)Ei(z))其中，Ui(z)和Ei(z)分别为第i次迭代时压电陶瓷执行器的驱动电压和跟踪误差；Ui+1(z)为第i+1次迭代时压电陶瓷执行器的驱动电压；L(z)为学习滤波器；Q(z)为低通滤波器；β为增益系数；连接迟滞补偿器和迭代学习控制器形成压电陶瓷执行器的精度控制装置。