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            雙曲函數模型逆系統控制中大功率放大器的應用
            --基于雙曲函數的Preisach類遲滯非線性建模與逆控制
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            實驗名稱:基于雙曲函數的Preisach類遲滯非線性建模與逆控制

            實驗內容:

            壓電陶瓷、磁致伸縮等智能材料制備的驅動器件被廣泛應用于精密定位領域,但這些智能材料,本身所固有的遲滯非線性嚴重制約了定位系統的控制精度,并由可能導致系統不穩定。為了減小遲滯非線性對系統的不利影響,通常采用基于遲滯模型的控制方法。

            本文基于雙曲函數描述Preisach類的遲滯非線性,分別采用2個雙曲函數描述遲滯主環的上升段與下降段,并通過坐標變換擬合依附于主環的一階曲線,然后根據Preisach模型的記憶擦除性與次環一致性原理,用一階上升曲線描述次環的上升段,一階下降曲線模擬次環的下降段;谶@種遲滯模型設計了逆控制器來補償壓電雙晶片驅動器的遲滯非線性,提高了定位控制的精度。

            實驗過程:

            為了驗證雙曲函數模型的有效性,設計了逆控制器用于壓電雙晶片驅動器的精度定位系統,實驗系統:裝有dSPACE系統的計算機通過功率放大器將驅動電壓作用在壓電雙晶片上,通過光纖位移傳感器測量壓電雙晶片的位移,并將信號傳回dSPACE板卡。為了比較控制效果并獲得遲滯模型的辨識數據,測量了壓電雙晶片驅動器在頻率為1Hz、50V峰值正弦信號作用下的響應。

            響應1.png響應2.png

            控制前:

            為了同時測試遲滯主環與次環的控制結果,期望采用1Hz變幅值的正弦信號。

            控制前1.png

            控制前2.png

             

            控制后:如果遲滯逆模型足夠精確,將與壓電雙晶片驅動器的遲滯非線性相互抵消,使期望位移與響應位移線性化。

            控制后1.png

            控制后2.png

            實驗結果:

             

            本文基于雙曲函數描述Preisach類的遲滯非線性,分別采用2個雙曲函數描述遲滯主環的上升段與下降段,并通過變換坐標擬合了依附于主環的一階上升與下降曲線,然后根據記憶擦除性與次環一致性描述遲滯非線性的任意次環。這種建模方法所需的模型參數遠小于經典的Preisach模型,而且參數識別容易,使用該模型的前提是雙曲函數能夠擬合遲滯非線性的主環,這適用于控制壓電驅動器等智能材料的遲滯非線性;谠撨t滯模型設計了壓電雙晶片驅動器的逆控制器,使控制后的最大定位誤差比控制前減小了44.26%,可有效抑制遲滯非線性引起的誤差。


             

            狀 態: 離線

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