徐金秋　娄军强　杨依领　陈特欢　马剑强　崔玉国

摘要： 提出了一种双极性非对称改进PI（Bipolar Asymmetric Improved PI， BAIPI）模型描述压电宏纤维（Marco Fiber Composite， MFC）的迟滞特性，BAIPI模型利用经典Prandtl?Ishlinskii（PI）迟滞模型Play算子加权叠加描述MFC的对称迟滞特性，然后叠加一系列不同权重、不同阈值的双边死区算子描述MFC的双极性非对称特性。实验辨识结果表明：BAIPI模型对MFC致动器的建模误差从PI迟滞模型的16.8%降为4.2%。在基于BAIPI逆模型的前馈补偿下，MFC致动的柔性梁构件跟踪等幅、变幅三角波轨迹的实测位移与期望跟踪位移基本重合，补偿后等幅三角波实测位移与理想位移之间的线性度为2.36%。因此，所提出BAIPI迟滞模型及补偿方法显著提高了MFC致动器的定位驱动和跟踪精度。

关键词： 迟滞; 压电宏纤维; 双极性非对称改进PI模型; 双边死区算子; 前馈补偿

中图分类号： O322; TP273; TN384    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）01-0159-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.01.018

引  言

作为智能材料典型代表的压电材料具有分辨率高、响应速度快、频响范围宽且可靠性高等优点，在精密柔性构件的变形控制、空间柔性结构的主动抑振及微纳平台的精密定位等领域得到了广泛应用^[1?2]。尤其是近年来美国宇航局基于指叉电极技术发明的压电宏纤维复合材料（Marco Fiber Composite， MFC），克服了传统压电陶瓷片在韧性方面的不足，能够提供更大的驱动应变、柔韧性和更好的变形能力^[3]。Henry等^[4]提出了一种MFC致动的智能蒙皮技术，实现了小型无人机机翼的主动变形控制。Shahab和Erturk^[5]研究了MFC致动的水下仿生机器鱼的游动性能。Li等^[6]采用MFC致动器实现了智能锥壳结构的主动精密隔振控制。……