方　楚，郭　劲，徐新行，姜振华，王挺峰

(1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033；2.中国科学院大学，北京 100049)



压电陶瓷迟滞非线性前馈补偿器

方楚1，2，郭劲1，徐新行1，姜振华1，王挺峰1

(1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林 长春 130033；2.中国科学院大学，北京 100049)

为了有效补偿压电陶瓷的迟滞非线性， 提出了基于STOP算子的改进PI模型以改善传统基于PLAY算子的PI模型解析求逆的复杂过程以及通过插值算法求逆的大量耗时。介绍了传统的基于PLAY算子和基于STOP算子的PI模型，然后基于STOP算子的叠加形式建立了以预期位移为输入，以控制电压为输出的PI模型， 并将这一模型直接作为前馈控制器补偿压电陶瓷的迟滞效应。为了更好地平衡全局寻优与局部寻优能力， 对粒子群优化算法进行了改进，利用其辨识出各算子的权值。最后，利用实验的方法验证了改进的PI模型对迟滞非线性的补偿效果。进行了两组实验测试， 结果显示：无论对于规律变化还是随机变化的输入，提出的改进PI模型都可以很好补偿迟滞非线性，跟踪误差可控制在1%以内。因此，基于STOP算子的改进PI模型在压电陶瓷控制领域中具有很好的实用价值。

压电陶瓷；迟滞非线性；前馈补偿器；PI模型；STOP算子

1　引　言

由于具有亚纳米级分辨率、亚微秒级的响应时间、数百牛顿的驱动力以及数万赫兹的谐振频率，压电陶瓷在微驱动、微测量领域中得到了广泛研究与应用[1-5]。……