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文檔簡介
1、音圈電機(jī)(Voice coil motor,VCM)是一種將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動機(jī)械能而無需任何中間轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的“零傳動”裝置,具有高分辨率、高頻響、高速度、高加速度、高靈敏度、體積小、質(zhì)量輕、力特性好等優(yōu)點(diǎn),因此在半導(dǎo)體設(shè)備、光學(xué)系統(tǒng)、振動控制、直線壓縮機(jī)和控制閥、機(jī)械加工等對精度和頻響要求非常高的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但由于音圈電機(jī)高頻響應(yīng)下復(fù)雜遲滯的存在,導(dǎo)致控制系統(tǒng)的性能嚴(yán)重變壞,甚至發(fā)生振蕩而使系統(tǒng)不穩(wěn)定。
該文以音圈電
2、機(jī)廣闊的應(yīng)用前景為背景,并得助于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目支持,以VCM為研究對象,圍繞高頻下表現(xiàn)的復(fù)雜遲滯現(xiàn)象建立精確的數(shù)學(xué)模型,并在此模型上設(shè)計(jì)控制器和控制算法,消除遲滯帶來的抖振,提高控制精度,取得的主要研究成果如下:
1)分析遲滯特性的基本特征,論證現(xiàn)存的各種遲滯建模方法并選擇Preisach模型作為基模型進(jìn)行改進(jìn),提出一種改進(jìn)的Preisach遲滯與RBF(徑向基函數(shù))神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的動態(tài)遲滯混合模型。采用逐次逼近的思想,
3、第一級通過構(gòu)造一個(gè)改進(jìn)型Preisach模型,引入非單調(diào)信息,使其輸出具有非單調(diào)遲滯特性。第二級采用動態(tài)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對第一級輸出的相位和幅值進(jìn)行補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)對音圈電機(jī)實(shí)際輸出的高精度逼近。基于實(shí)測數(shù)據(jù)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提模型對一般遲滯和非單調(diào)復(fù)雜遲滯的建模都是有效的。與動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模相比,具有更高的模型精度。
2)進(jìn)一步研究復(fù)雜遲滯建模原理,改進(jìn)建模方法。從頻域的角度分析,在Preisach類遲滯模型結(jié)構(gòu)下,用具有相位超
4、前和滯后的類遲滯元代替relay、stop和play遲滯算子,并將其作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層及局部反饋層節(jié)點(diǎn),構(gòu)造了一種具有內(nèi)部反饋的動態(tài)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型。該模型克服了 Preisach類遲滯模型中遲滯算子不可微的缺點(diǎn),使其能描述非單調(diào)遲滯特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此方案同樣具有較高的建模精度。
3)基于上述建立的復(fù)雜遲滯模型,采用逆控制思想,建立系統(tǒng)復(fù)雜遲滯逆模型,結(jié)合PID控制算法設(shè)計(jì)了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)復(fù)雜遲滯逆控制器。仿真結(jié)果表明遲
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