压电微夹钳的位移自感知反馈复合控制.pdfVIP

学兔兔 第37卷 第2期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．37No．2 2016年2月 ChineseJouuralofScientificInstrument Feb．2016 压 电微夹钳的位移 自感知反馈复合控制 崔玉国，蔡成波，娄军强，薛 飞，郑军辉 (宁波大学机械工程与力学学院 宁波 315211) 摘 要：采用 自感知方法获取压电微夹钳钳指位移，构成 自感知反馈复合控制系统。根据反映钳指位移、表面电荷、夹持力 、驱 动电压之间关系的压电悬臂梁 Smits方程，提出了基于电流积分的钳指位移 自感知方法；引入死区算子对传统PI模型进行改 进，建立了压电微夹钳钳指位移的迟滞模型；以对偏差的抛物线积分、对输出的先行微分分别代替常规PID控制器中的积分项 和微分项，设计出了压电微夹钳的改进PID反馈控制器 ；将前馈控制器与PID反馈控制器相结合 ，并采用自感知反馈方式，设计 出了压电微夹钳的闭环控制系统。实验结果表明：在 自感知反馈复合控制作用下 ，压电微夹钳对 5Ixm阶跃参考位移的响应时 间为0．24s，若不考虑噪声影响，稳态误差几乎为零；在最大位移为 14．7Ixm的变幅值三角波参考位移以及最大位移为14．1 m 的任意波形参考位移作用下，压 电微夹钳的 自感知反馈复合控制亦可取得 良好的控制效果，其稳态误差中线在 一0．02～ 0．04 m之间变化。自感知反馈控制的实验结果与传感器反馈控制基本相同，从而表 明压电微夹钳的自感知反馈控制是有 效的。 关键词：压电微夹钳；自感知反馈；迟滞模型；前馈控制；PID反馈控制；复合控制 中图分类号：TH39 文献标识码 ：A 国家标准学科分类代码：460．4020 Displacementcompound controlofpiezoelectricmicro—gripper usingself—sensingfeedback CuiYuguo，CaiChengbo，LouJunqiang，XueFei，ZhengJunhui (FacultyofMechanicalEngineeringandMechanics，NingboUniversity，Ningbo315211，China) Abstract：A self-sensingmethodisadoptedtoobtain thedisplacementofpiezoelectricmicro—gripper，and acompound controlsystem basedonself-sensingfeedbackisdevelopedinthispaper．AccordingtotheSmitsequationsofpiezoelectriccantileverbeam thatreveal therelationshipsamongthedisplacement，surfacecharge，grippingforeeanddrivingvoltageofthemicro-gripperfingers，theself—sensing methodforthegripperfingerdisplacementbasedoncurrentintegrationisproposed．Thedeadzoneoperatorisintroducedtoimprovethe traditionalPImodel，andthehysteresismodelofthegripperfingerdisplacementofthepiezoelectricmicr