徐子睿,许素安,富雅琼,洪凯星,徐红伟

(中国计量大学机电工程学院,杭州 310018)

压电陶瓷由于其体积小,响应快,定位精度高等优点,是目前微定位系统比较理想的驱动元件[1-2]。但是其自身具有的迟滞特性,对定位精度影响较大。为了降低迟滞特性对定位系统的定位精度的影响,国内外学者提出了许多迟滞模型和控制方案。比较常用的迟滞模型有Preisach模型[3-5],PI(Prandtl-Ishlinskii)模型[6-7],Bouc-wen模型[8-9],Duhem模型[10-11]等。Preisach模型是广受关注的模型,但是二次积分项的存在使其计算过程十分复杂,求逆繁琐.PI模型由Preisach模型简化而来,但不易根据实测数据来调整模型.Bouc-wen模型可以用来描述大多数的迟滞现象,设计控制器方便,但输入形态有限制对结果影响较大。Duhem模型的描述比较符合压电陶瓷非线性的动态性能,函数表达式明确,包含迟滞输入与输出的导数项,是一个动态模型,且仅当迟滞输入方向发生 改变时,其输出特性才会改变,方便建立逆模型.控制策略一般有:滑模控制,自适应控制,滑模自适应控制等。SU等学者将迟滞看做扰动,设计了一种鲁棒自适应控制器对其进行补偿[12]。但是直接控制方法增加了闭环对扰动进行抑制的负担,且非线性方法设计也较为复杂。而将逆模型作为前馈控制器可以一定程度上减弱压电陶瓷的非线性,也便于在此基础上设计控制器。滑模控制具有快速响应,对参数变化和扰动不灵敏,无须系统在线辨识,实现简单等优点,可以避免实际系统中许多不确定因素的影响。……