二維并聯(lián)壓電微動(dòng)平臺(tái)的自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、為了減小壓電微動(dòng)平臺(tái)的遲滯誤差，提高其定位精度，在建立其數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，關(guān)于其控制方法開展了相關(guān)研究，具體研究工作如下：
　　1)采用各閾值區(qū)間初載曲線上采樣點(diǎn)斜率和相等的閾值劃分方式，建立了壓電微動(dòng)平臺(tái)的遲滯模型，所建模型算子個(gè)數(shù)僅為7個(gè)，當(dāng)微動(dòng)平臺(tái)的位移為16.115μm時(shí)，最大誤差為0.4284μm，平均誤差為0.1175μm；在分析壓電執(zhí)行器的機(jī)電輸入輸出特性及微動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，建立了微動(dòng)平臺(tái)的傳遞函數(shù)及CA

2、RMAX(Controlled Auto-Regressive Moving Average)模型；
　　2)基于所建立的壓電微動(dòng)平臺(tái)遲滯模型，設(shè)計(jì)了其前饋控制器，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了前饋控制的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：前饋控制具有較快的響應(yīng)速度，響應(yīng)時(shí)間幾乎與無控制情況下相同，在5μm的階躍輸入作用下，經(jīng)前饋控制后微動(dòng)平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間為0.01 s；前饋控制也可有效減小壓電微動(dòng)平臺(tái)的遲滯誤差，在0~17μm的參考位移范圍內(nèi)，施加前饋控制后，實(shí)際

3、位移與參考位移之間的最大誤差由1.5749μm減少到0.6968μm，平均誤差由0.6214μm減小到0.1718μm；
　　3)基于所建立的壓電微動(dòng)平臺(tái)傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)了具有濾波器效果的壓電微動(dòng)平臺(tái)增量式PID反饋控制器，仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了反饋控制的有效性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在5μm的階躍輸入作用下，經(jīng) PID反饋控制后微動(dòng)平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間為0.3 s，比前饋控制慢；但PID反饋控制完全消除了壓電微動(dòng)平臺(tái)的遲滯誤差，在0~17μm的參

4、考位移范圍內(nèi)，反饋控制的最大誤差、平均誤差分別比前饋控制減小了0.1093μm、0.0278μm；
　　4)將前饋控制同 PID反饋控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)了壓電微動(dòng)平臺(tái)的復(fù)合控制器，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了復(fù)合控制的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在5μm的階躍輸入作用下，經(jīng)復(fù)合控制后微動(dòng)平臺(tái)的響應(yīng)時(shí)間為0.18 s，雖慢于前饋控制，但遠(yuǎn)快于 PID反饋控制；在最大位移為17μm的變幅值三角波參考輸入作用下，微動(dòng)平臺(tái)的最大跟蹤誤差為0.3973μm，平均誤差為