赖志林， 刘向东， 陈振， 任宪仁

(北京理工大学自动化学院，北京 100081)

0 引言

压电陶瓷执行器具有推力大、响应快、精度高等诸多优点，在半导体制造、生物医学、航天航空等许多尖端科技领域中发挥着越来越重要的作用［1－2］。然而，压电陶瓷的迟滞及蠕变特性，给压电陶瓷的精确控制带来了很大困难。许多学者为此提出了很多迟滞补偿的控制方法。为了减弱迟滞非线性对控制的影响，一般采用迟滞逆模型对压电陶瓷的迟滞进行逆补偿线性化。然后设计控制器对线性化后的压电陶瓷进行控制。Ge和Jouaneh用数值方法实现基于Preisach模型的前馈控制，利用PID控制器进行反馈控制，较好地抑制了迟滞特性对系统的影响，提高了控制精确度［3］。Shen通过改进的PI模型建立迟滞的逆模型，并且设计了带有滑模扰动观测器的滑模变结构控制器串联在迟滞系统之前，其控制效果在实验平台上得到了验证［4］。文献［5］用反馈误差学习方法，快速地在线得到压电陶瓷的逆模型，结合PlD反馈控制，在dSPACE系统平台上实现了压电陶瓷的神经网络自适应逆控制，并且控制效果比PID有明显提高。文献［6］提出了一种基于极坐标的数学建模方法，在该迟滞模型的基础上，引入前馈PID控制方法进行实验，实验结果表明，该方法具有较高的跟踪精确度和较好的线性度。

为了实现压电陶瓷的精确控制，本文采用Preisach模型建立压电陶瓷执行器的迟滞逆模型，并利用逆模型对迟滞进行串联补偿。针对补偿后的线性模型，设计了滑模控制器进行控制。……