A nonlinear inverse control method for dynamic hysteresis compensation of piezoelectric actuators is disclosed. Aiming at the modeling difficulty dynamic hysteresis system, most of the models can not accurately inverse problem, the Prandtl Ishlinskii model for the nonlinear piezoelectric actuator based on inverse control; through the establishment and input frequency related to play dynamic critical rate related to the operator, the rate related to the play operator and density function combination rate of Prandtl Ishlinskii model was measured; the main loop hysteresis at different input frequencies, used to determine the model parameters; the inverse model is obtained by solving the inverse parameters of initial load curve, and then get the Prandtl Ishlinskii rate related to the inverse model; Prandtl Ishlinskii model and its inverse model for open loop control system, pressure compensation nonlinear electric actuator hysteresis. After experimental verification, Prandtl rate dependent Ishlinskii model can accurately describe the hysteresis nonlinearity of piezoelectric actuator, Prandtl Ishlinskii rate related to the inverse model to improve the positioning accuracy and control of nonlinear systems with hysteresis.
【技术实现步骤摘要】
一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法
本专利技术涉及了一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法。
技术介绍
压电驱动器是微位移驱动元件,具有位移分辨率高、响应快、不发热、无噪声、刚度大、可微小化等优点,从而被广泛应用于精密定位技术中。但其迟滞非线性却影响到其精密定位精度的提高,被认为是关系到影响压电驱动器定位精度关键因素。针对压电驱动器的迟滞非线性特性,目前的研究主要集中在迟滞特性建模和控制器的设计两个方面。常用的迟滞模型主要有:Preisach模型、Prandtl-Ishlinskii模型、Bouc-Wen模型等。由于Preisach模型、Bouc-Wen模型等不能够逆解析,应用不同的数值近似方法得到的逆模型不同,Prandtl-Ishlinskii模型能够准确解析得到其逆模型,因此在应用逆模型控制方法时,选用Prandtl-Ishlinskii模型定位精度高。针对迟滞非线性特性,目前开环逆控制方法将迟滞逆模型与开环控制器串联,机构简单,成本低。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提出了一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法,采用逆模型能够准确解析得到的Prandtl-Ishlinskii模型,在不同的输入频率下测得迟滞主环,用来确定模型参数,进而构成基于Prandtl-Ishlinskii模型的开环逆控制系统,实现了迟滞非线性特性的补偿。为了实现上述目的,本专利技术通过以下技术方案来实现:1)由于压电驱动器的迟滞曲线与输入电压的频率有关,这就需要测试在不同频率下,压电驱动器所形成的迟滞曲线,从而得到压电驱动器的动态迟滞特性 ...
【技术保护点】
一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,测试在不同频率下,压电驱动器所形成的迟滞曲线,从而得到压电驱动器的动态迟滞数据;步骤2,根据步骤1的压电驱动器的动态迟滞数据,求解随输入频率变化的动态阈值,作为速率相关的Play算子的动态参数,将速率相关的Play算子与密度函数相结合得到速率相关的Prandtl‑Ishlinskii模型;步骤3,根据步骤1的压电驱动器的动态迟滞数据与步骤2的速率相关的Play算子,辨识速率相关的Prandtl‑Ishlinskii模型的权值参数;步骤4,将初始负载曲线定义为应力应变曲线,用于描述速率相关的Prandtl‑Ishlinskii模型,然后由初始负载曲线的逆求得Prandtl‑Ishlinskii模型的逆参数,进而得到Prandtl‑Ishlinskii逆模型的解析式,用速率相关的Prandtl‑Ishlinskii逆模型作前馈补偿器,测试在不同频率下对动态迟滞非线性的补偿作用。
【技术特征摘要】
1.一种用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,测试在不同频率下,压电驱动器所形成的迟滞曲线,从而得到压电驱动器的动态迟滞数据;步骤2,根据步骤1的压电驱动器的动态迟滞数据,求解随输入频率变化的动态阈值,作为速率相关的Play算子的动态参数,将速率相关的Play算子与密度函数相结合得到速率相关的Prandtl-Ishlinskii模型;步骤3,根据步骤1的压电驱动器的动态迟滞数据与步骤2的速率相关的Play算子,辨识速率相关的Prandtl-Ishlinskii模型的权值参数;步骤4,将初始负载曲线定义为应力应变曲线,用于描述速率相关的Prandtl-Ishlinskii模型,然后由初始负载曲线的逆求得Prandtl-Ishlinskii模型的逆参数,进而得到Prandtl-Ishlinskii逆模型的解析式,用速率相关的Prandtl-Ishlinskii逆模型作前馈补偿器,测试在不同频率下对动态迟滞非线性的补偿作用。2.根据权利要求1所述的用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法,其特征在于,步骤2所述的速率相关的play算子可表示如下:其中,ti<t≤ti+1,0≤i≤N-1;表示动态阈值函数,α>0,β≥1,λ>0,ε>1,表示速率相关的play算子,表示速率相关的play算子的初值,v是输入,是输出。3.根据权利要求1所述的用于压电驱动器动态迟滞补偿的非线性逆控制方法,其特征在于,步骤2所述的速率相关的Prandtl-Ishlinskii模型...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈远晟,罗丹,陈朝霞,郭家豪,应展烽,张旭东,董妍男,徐冰,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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