基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法技术

一种基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法，属于微纳控制技术领域。本发明专利技术的目的是采用紧格式动态线性化方法对建立的非线性模型进行转化为基于输入输出数据增量形式的数据模型，并通过最小化压电微定位平台系统误差和控制量变化率准则函数求取控制率的基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法。本发明专利技术步骤是：设计基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制器，在不依赖压电微定位平台系统物理参数和数学模型的情况下，引入改进投影算法和神经网络分别估算和预测基于实际输入输出数据的控制器参数。本发明专利技术解决了现有基于模型的控制器性能对模型结构和建模精度的依赖，仅基于系统输入输出数据实现压电微定位平台系统高精度轨迹跟踪控制。

【技术实现步骤摘要】
基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法
本专利技术属于微纳控制

技术介绍
微纳控制作为现代科学发展的前沿科技，近几十年来发展迅猛，尤其在机械制造、航天制造、生物工程应用等高精尖加工生产领域被公认为无可替代的技术。在微纳控制技术中常用的驱动设备为压电微定位平台，因为其具有体积小、分辨率高、响应速度快和受环境温湿度影响小等特点，常用于实现快速高精度轨迹跟踪控制场合。然而，压电微定位平台的输入和输出之间具有复杂的率相关迟滞非线性映射关系，严重影响系统的跟踪精度，因此，国内外学者对压电微定位平台轨迹跟踪控制方法开展了大量的研究。其中较为常见的是基于压电微定位平台模型的前馈补偿控制和闭环控制。LiY等人设计了基于逆Dahl模型的前馈控制用于压电微定位平台，将平台位移的最大误差控制在5.69μm内。NguyenPB等人利用Preisach模型描述压电微定位系统的迟滞非线性，并设计了基于Preisach模型的开环前馈补偿控制器实现轨迹跟踪控制。压电微定位平台前馈补偿控制的性能主要取决于所建立逆模型的精度，且稳定性和抗扰性相对闭环控制较差，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法，其特征在于：其步骤是：/n步骤一：设计基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制器；/n将压电微定位平台表征为一个单输入单输出未知非线性系统离散动态模型形式：/ny(k+1)＝F(y(k),y(k-1),…,y(k-n

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制方法，其特征在于：其步骤是：
步骤一：设计基于数据驱动控制的压电微定位平台轨迹跟踪控制器；
将压电微定位平台表征为一个单输入单输出未知非线性系统离散动态模型形式：
y(k+1)＝F(y(k),y(k-1),…,y(k-ny),u(k),u(k-1),…,u(k-nu))(1)
其中，u(k)和y(k)分别是系统在k时刻的输入电压和输出位移，k-1是k的前一时刻，F(·)是未知非线性函数用于描述压电微定位平台，对于压电微定位平台期望的有界输出位移y(k+1)，存在有界输入电压使其实际输出可用精确的跟踪期望输出，系统(1)可以等价转换为紧格式动态线性化形式：
y(k+1)＝y(k)+σ(k)Δu(k)(2)
其中，伪偏导数σ(k)为时变参数，且满足|σ(k)|≤a，定义以下准则函数：



其中，Yd(k+1)＝[yd(k+1),yd(k+2),…,yd(k+N)]T，且yd(k+1)为k+1时刻的期望位移，η＞0为权重因子，ΔUc(k)＝[Δu(k),Δu(k+1),…,Δu(k+Nc-1)]T，



由公式(3)以及函数求极值的方法得到最优控制率增量表达式如下：



其中I为Nc维单位矩阵，y(k)为系统实际输出位移，进而得到控制率为：
u(k)＝u(k-1)+αΔUc(k)(5)；
步骤二：在不依赖...

【专利技术属性】
技术研发人员：周淼磊，王一帆，徐瑞，高巍，韩志武，吴忠实，冉再庆，李珊，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22