Bouc-Wen模型和反演装置应用在压电传动装置上来补偿非线性磁滞现象.pdfVIP

Bouc-Wen 模型和反演装置应用在压 电传动装置上来补偿非线性磁滞现 象 摘要 —— 现在提出一个新的方法用来补偿压电陶瓷材料的非线性磁滞现象。基 于反演预算的方法 , 该方法避免了反演模型用于现有的问题。 因此, 补偿易于实施 , 只要直接模式是可用， 就不需要额外的计算。 该补偿技术 , 对于 Bouc-Wen方程组 模拟的磁滞现象很有价值 实验人员注意——这些来 , 许多研究人员正在研究微米 / 纳米级压电晶体的非 线性迟滞现象。尽管高分辨率和高速度的材料的磁滞现象受限于准确性，但是 如果反馈控制律可以很轻松地提高性能 , 它们将应用于微米 / 纳米级和微小型系 统方便传感器。一方面 , 准确、高带宽传感器不仅昂贵 , 而且庞大 ( 仪、光学传感 器 ) 。另一方面 , 可积传感器对噪音高度敏感 , 并且易碎 ( 应变片 ) 。传感器、前馈 控制技术已被使用。这些技术代表了包含在一个整合的观点 , 但现有的方法很难 实现复杂的计算和运行。 在本文中有三个明确的目标： （1）在微米 / 纳米级实现高性能的需要（ 2 ）避免 使用庞大的传感器 , （3）需要的是易于计算和控制的技术 因此本文的内容关键在于设计一种前馈补偿控制器，并且它方便计算和操作。 当然，即使我们提出一个应用对应到具体的压电驱动器，提出的方法同样适用 于其他的 Bouc-Wen的表达建模系统。 关键词 ——磁滞现象补偿、 Bouc-Wen模型、反演的方案、压电传动装置 一 介绍 压电材料，尤其是 PZT材料，在微米 / 纳米级的发展研究很有价值。这是由于 压电陶瓷提供高分辨率，高带宽，低成本，处理简单所致。不幸的是，压电陶瓷 表现出强烈的非线性磁滞现象， 最后不得不妥协制动器的精度并且产生不需要的 谐波。 反馈控制技术似乎是最好的方式 , 它能够触及到整体的实质性东西（准确性、 重复性、干扰和不确定性影响振动排斥、拒绝 , 等等 ) 。（1）（2 ）然而 , 反馈给微 小系统 , 如微米 / 纳米执行机构受限于传感器难以整合， 而高带宽和足够精确的传 感 器 过 于 庞 大 , 并 且 很 难 制 作 和 非 常 昂 贵 ( 干 涉 仪 , 三 角 光 传 感 器 、 cameramicroscopes 测量系统 , 等等 ) 。（3 ）因此 , 开环控制技术——也称为前馈 控制 - 已经被用来作为替代。 虽然前馈控制无法消除干扰但是 , 这种方法很适合微 米/ 纳米执行机构，因为可以忽略不计该负载。 前馈控制串联在的补偿器里导致系统全面线性化。 存在两种补偿器的压电致动 器 : 充电控制补偿器和电压控制补偿器。充电控制是基于补偿器 [4][5][6] 电路 ( 充电积分器 ), 可对压电驱动器提供输入控制。电压控制基于补偿器的组成为精 确模拟的迟滞现象和串联相应的逆模流程。微 / 纳米致动器涉及充电控制、电压 控制不需要额外的电路和控制理论感观点 （合成和分析) 。压电致动器 , 存在两种 方 法 的 建 模 和 控 制 应 用 于 电 压 控 制 :Preisach[7][8][9] 和 文 献 [3][10][11][12] 。并且，一个复杂的磁滞现象模拟由许多基本的磁滞组成。在 补偿 , 即磁滞现象的逆模型 , 利用模型计算确定之后。一方面 , 这两种方法可以非 常准确的受制于使用大量的基础磁滞特点。然而 , 复杂的补偿器让步于实施，另 一方面 , 少量的基础磁滞现象了准确度而妥协。