一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法技术

本发明专利技术属于精密驱动的技术领域，具体涉及一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，通过建立超磁致伸缩位移驱动器磁滞正模型，对经典Preisach逆模型中输出位移的计算预测模块进行了创新，将正模型搭建中辨识出的Preisach离散权重函数进行等密度分割后，把具有细分权重函数的正模型嵌套在磁滞逆模型中，求解建立权重函数等密度分割的Preisach磁滞逆模型。由此，在无需增加磁滞回线采集数量的基础上，本发明专利技术简化了模型建立的过程，同时能有效减小逆模型误差，实现磁滞逆模型前馈位移开环控制的高精度补偿。开环控制的高精度补偿。开环控制的高精度补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法


[0001]本专利技术属于精密驱动的
，具体涉及一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法。

技术介绍

[0002]超磁致伸缩材料(GMM)输出力大、响应速度快、磁机耦合系数大、居里温度高，是一种优良的磁致伸缩材料。因此，基于GMM的超磁致伸缩驱动器(GMA)具有惯性小、高速、高位移分辨率等优点。然而，由于GMM材料的磁滞非线性会严重影响GMA的位移精度，尤其在动态驱动应用场合。利用磁滞模型对GMA进行非线性补偿，对提高GMA的定位精度具有重要意义。
[0003]Preisach磁滞模型是一种基于材料宏观现象的数学模型，但基于该模型的位移补偿方法极大依赖于实验数据的获取量，计算程序复杂繁琐，尤其针对不便获取实验数据的条件下，提高控制精度有很大难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，简化了模型建立的过程，同时能有效减小逆模型误差，实现磁滞逆模型前馈位移开环控制的高精度补偿。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，包括：
[0007]步骤一、建立超磁致伸缩位移驱动器磁滞正模型；
[0008]步骤二、获取权重函数等密度分割的Preisach磁滞逆模型；
[0009]步骤三、搭建位移驱动器系统，并进行权重函数等密度分割Preisach逆模型前馈位移补偿。
[0010]优选的，所述步骤二中，包括：
[0011]将离散化的权重函数每个单元格对应一个函数值，单元格中的权重函数连续且等密度分布，对权重函数做一次均匀细分，每两个相邻的电流节点中点处增加一个节点，细分后某单元对应的权重根据其所占原单元格的面积比例来确定。
[0012]优选的，所述步骤二中，获取逆模型的方法，包括：
[0013]给定期望位移序列，给定误差范围阈值；
[0014]将权重函数等密度分割之后的正模型，嵌套在逆模型流程中；
[0015]向正模型中输入电流并预测输出位移；
[0016]以固定步长调整输入电流值，使正模型输出的预测位移不断向期望位移逼近；
[0017]当预测位移与期望位移间的误差小于预设的误差范围，此时的电流值为该位移值输入下逆模型的输出。
[0018]优选的，所述步骤三中，还包括：
[0019]利用磁滞逆模型与超磁致伸缩驱动器的串联，将整个超磁致伸缩驱动器位移输出
过程补偿为线性传递的系统。
[0020]优选的，所述步骤三中，还包括：
[0021]建立权重函数等密度分割Preisach逆模型；
[0022]将权重函数等密度分割Preisach逆模型串联到超磁致伸缩驱动器磁滞环节之前补偿系统的磁滞非线性；
[0023]将期望系统输出的位移作为系统输入；
[0024]整个系统的输入和输出呈线性关系。
[0025]本专利技术的有益效果在于，本专利技术包括步骤一、建立超磁致伸缩位移驱动器磁滞正模型；步骤二、获取权重函数等密度分割的Preisach磁滞逆模型；步骤三、搭建位移驱动器系统，并进行权重函数等密度分割Preisach逆模型前馈位移补偿。经典Preisach模型原理框架简单清晰，但其位移补偿方法极大依赖于实验数据的获取量，计算程序复杂繁琐，尤其针对不便获取实验数据的条件下，提高控制精度有很大难度。本专利技术对经典Preisach逆模型中输出位移的计算预测模块进行了创新，将正模型搭建中辨识出的Preisach权重函数进行等密度分割，由此，在无需增加磁滞回线采集数量的基础上，本方法简化了模型建立的过程，同时能有效减小逆模型误差，实现位移开环控制的高精度补偿。
附图说明
[0026]下面将参考附图来描述本专利技术示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
[0027]图1为本专利技术的超磁致伸缩位移驱动系统示意图。
[0028]图2为本专利技术的逆模型前馈位移补偿示意图。
[0029]其中，附图标记说明如下：
[0030]1‑
PC；
[0031]2‑
可编程线性直流电源；
[0032]3‑
激光干涉仪；
[0033]4‑
超磁致伸缩位移驱动器；
[0034]5‑
平面镜。
具体实施方式
[0035]如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
[0036]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0037]在专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件
内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]以下结合附图1～2对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。
[0039]逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，包括：
[0040]步骤一、建立超磁致伸缩位移驱动器磁滞正模型；
[0041]步骤二、获取权重函数等密度分割的Preisach磁滞逆模型；
[0042]步骤三、搭建位移驱动器系统，并进行权重函数等密度分割Preisach逆模型前馈位移补偿。
[0043]在根据本专利技术的逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法中，步骤二中，包括：
[0044]将离散化的权重函数每个单元格对应一个函数值，单元格中的权重函数连续且等密度分布，对权重函数做一次均匀细分，每两个相邻的电流节点中点处增加一个节点，细分后某单元对应的权重根据其所占原单元格的面积比例来确定。
[0045]在根据本专利技术的逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法中，步骤二中，获取逆模型的方法，包括：
[0046]给定期望位移序列，给定误差范围阈值；
[0047]将权重函数等密度分割之后的正模型，嵌套在逆模型流程中；
[0048]向正模型中输入电流并预测输出位移；
[0049]以固定步长调整输入电流值，使正模型输出的预测位移不断向期望位移逼近；
[0050]当预测位移与期望位移间的误差小于预设的误差范围，此时的电流值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，其特征在于，包括：步骤一、建立超磁致伸缩位移驱动器磁滞正模型；步骤二、获取权重函数等密度分割的Preisach磁滞逆模型；步骤三、搭建位移驱动器系统，并进行权重函数等密度分割Preisach逆模型前馈位移补偿。2.如权利要求1所述的一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，其特征在于，所述步骤二中，包括：将离散化的权重函数每个单元格对应一个函数值，单元格中的权重函数连续且等密度分布，对权重函数做一次均匀细分，每两个相邻的电流节点中点处增加一个节点，细分后某单元对应的权重根据其所占原单元格的面积比例来确定。3.如权利要求1所述的一种逆模型权重函数等密度分割的GMA位移补偿方法，其特征在于，所述步骤二中，获取逆模型的方法，包括：给定期望位移序列，给定误差范围阈值；将权重函数等密度分割之后...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄银国，孙洁，赵美蓉，郑叶龙，肖琨，李少琦，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：