改进Duhem模型的压电迟滞建模及参数辨识方法

针对压电执行器的迟滞非线性问题,提出一种压电执行器迟滞非线性建模方法,通过引入迟滞非线性项和反余切函数对经典Duhem模型进行改进,再根据实验测量的压电执行器位移数据,使用引入正弦余弦学习因子的改进粒子群算法对迟滞模型进行参数辨识。结果表明,改进粒子群算法参数拟合的适应度均优于传统粒子群算法。此外,相比经典Duhem模型,改进Duhem模型能够更加精确地描述压电执行器在高振幅高激励下的迟滞现象,具有较好的激励泛化性。通过对10组实验结果进行误差分析,改进Duhem模型的均方根误差平均下降了89.47%,验证了所提方法的有效性。

基于Duhem模型和逆模型的压电执行器精密定位及控制

为提高压电执行器的定位精度,研究了压电执行器的Duhem模型及逆模型,并对传统的Duhem模型进行改进,将原有的模型分为上下2个半环,分别进行建模.然后采用样条曲线插值和神经网络对Duhem模型参数进行辨识,利用辨识结果建立压电执行器的Duhem模型及逆模型,并利用PI逆模型作为PID反馈控制的前馈环节进行复合控制,提高压电执行器的定位精度.结果表明:该模型在变幅三角波电压下的输出绝对平均误差为0.081 0μm,复合控制下的输出绝对平均误差为0.053 9μm,能有效地提高压电执行器的定位精度.

基于Gibbs－Duhem方程含盐汽液平衡关联式

提出以水－非电解质－电解质三元系Ｇｉｂｂｓ－Ｄｕｈｅｍ方程为基础的含盐汽液平衡关联式。其中电解质在混合溶剂中的活度系数在Ｐｉｔｚｅｒ模型基础上采用微扰法得到，仅有一个微扰系数作为可调参数由试验拟合。在无盐汽液平衡基础上利用该关联式可由盐的浓度计算盐对汽液平衡的影响。与常用的虚拟二元模型相比，本文方法具有理论严格。

压电陶瓷作动器的改进Duhem迟滞建模

针对压电陶瓷作动器自身存在的迟滞特性,且在高频信号下迟滞现象更严重的问题,该文提出了一种基于单输入单输出关系建立的改进Duhem模型。根据实验测得压电陶瓷作动器输入输出数据,采用差分进化算法辨识得到作动器的参数化模型,并通过与经典Duhem模型进行对比,验证了该模型的有效性。实验结果表明,与经典Duhem模型相比,改进Duhem模型在输入频率为1 Hz、20 Hz、60 Hz和100 Hz时,相对误差下降了0.0121~0.0315,均方根误差下降了0.3777~1.2248μm,证明了该文所提出模型的有效性。

基于Duhem前馈逆补偿的压电陶瓷迟滞非线性自适应滑模控制

针对压电陶瓷的动态迟滞非线性,研究了基于Duhem逆模型前馈补偿的滑模自适应控制策略。首先,利用多项式逼近Duhem模型中的未知分段函数f(.)和g(.),采用递推最小二乘法进行系统辨识,并求取逆模型,将其作为前馈控制器。考虑压电陶瓷迟滞非线性随输入信号频率变化,且难以完全抵消,模型参数存在不确定性等问题,设计一种自适应滑模控制律,利用Lyapunov稳定性定理及仿真实验证明了该控制律可以使系统全局渐进稳定。最后,进行了压电陶瓷迟滞补偿实验和位移跟踪实验。实验结果表明,前馈逆补偿控制下的压电陶瓷位移迟滞量减小了96.1%。与直接控制相比,前馈逆补偿控制下位移跟踪的最大绝对误差减小了27.0%,平均绝对值误差减小了17.9%,具有更好的跟踪精度和动态性能。

压电陶瓷执行器的动态模型辨识与控制

为了提高精密定位系统中压电陶瓷的控制精度,研究了压电执行器的动态模型及逆模型。根据Weierstrass第一逼近定理,提出了以多项式函数逼近Duhem模型中的分段连续函数f(·)和g(·),并应用递推最小二乘算法辨识Du-hem模型的参数α及f(·)和g(·)的多项式系数,建立了压电陶瓷执行器的非线性参数化动态模型。利用辨识结果建立压电陶瓷执行器的动态逆模型,避免对压电陶瓷执行器进行复杂的模型求逆;介绍了通过逆补偿和PID复合控制对压电陶瓷系统进行的控制。实验结果表明:仅通过逆补偿,可在0～200μm使得控制绝对误差小于0.8μm;在前馈逆补偿和PID环控制下,绝对误差可小于40nm,结果验证了算法的有效性。该算法结构简单,适应性强,便于工程实现。

基于压电陶瓷微位移执行器的精密定位技术研究

阐述了压电陶瓷微位移执行器的驱动原理,介绍了执行器的性能与应用情况;利用自行设计的输出特性测试系统,对WTYD0808042压电陶瓷微位移执行器进行了相关实验研究,分析了执行器的非线性和迟滞特性;采用Duhem算子建立了压电执行器的迟滞模型,利用建立的Duhem模型作为PID反馈控制的前馈环节进行闭环精密定位控制的研究。实验结果表明:该模型能够有效降低非线性和迟滞特性对压电执行器位移输出精度的影响,提高执行器的动态响应特性。

压电陶瓷迟滞建模及控制仿真

为了提高压电陶瓷驱动器在调节光学谐振腔长度时的精度,设计了一种压电陶瓷驱动系统。同时,为了改善压电陶瓷的迟滞特性,利用Duhem迟滞模型对其进行建模,利用梯度下降法对模型参数进行辨识,得到迟滞模型;并利用逆模型补偿及比例、积分、微分(PID)复合控制方法进行控制。实验结果表明,Duhem模型可以有效地拟合压电陶瓷驱动器的迟滞,在15μm的范围内,最大拟合误差小于0.2μm;同时,在复合控制下,驱动器的最大控制误差为12nm,表明该复合控制方法的有效性。

非线性滑移滞回模型建模

目的为了对结构进行弹塑性动力分析以及评估其未来的性能,对结构的滞回特性需要建立合理的数学模型.方法利用三折线形式的函数关系来模拟试验滞回曲线的斜率与恢复力关系,并结合Duhem微分算子,建立描述滑移捏拢效应和刚度、强度退化的微分滞回模型.然后使用粒子群优化方法,基于最小二乘法准则识别出模型中的待定参数.结果用参数辨识结果得到的仿真滞回曲线与试验滞回曲线的对比表明,笔者建立的非线性滑移滞回模型与试验结果吻合较好,包括了强度退化、刚度退化以及捏拢效应.结论根据滞回曲线斜率与恢复力的关系并结合Duhem微分算子来构造滞回模型,比扩展Bouc-Wen模型具有更广泛的建模适应能力.对于试验滞回曲线的建模问题,当模型结构可辨识时,粒子群算法能够稳健地识别出模型中的参数.

GMA迟滞系统逆模前馈PID控制

超磁致驱动器的迟滞非线性特性是影响信号跟踪精度的主要因素。采用Duhem模型对超磁致驱动器建立频率无关的迟滞模型和逆模型,利用建立的迟滞逆模型与传递函数的相位补偿共同构成PID反馈控制的前馈环节。实验结果表明,该逆模型能够有效地降低非线性迟滞特性对超磁致驱动器位移输出精度的影响。

《自然辩证法概论》知识点“科学理论整体模型”教学的逻辑推理进路——兼评迪昂的科学理论整体模型

迪昂的科学理论整体模型是波普尔证伪逻辑不能绕过的症结,而建立在证伪逻辑基础上的波普尔科学发展模式又是2018版硕士研究生《自然辩证法概论》教材的知识点,问题是,迪昂的科学理论整体模型并非全部的科学实情。因此,有必要彻底弄清楚迪昂的科学理论整体模型的来龙去脉。该文基于《自然辩证法概论》创新教学模式视角,运用逻辑分析方法,通过详细考查弱相互作用中宇称不守恒案例,试着构建一种可能的科学理论整体模型教学进路。

压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿与最优控制

为提高空间望远镜精密稳像系统中压电驱动快摆镜(FSM)的摆动精度,对压电陶瓷执行器迟滞非线性补偿和控制技术进行研究。针对压电迟滞的非对称性以及Duhem模型求逆过程复杂的问题,对Duhem模型中的微分方程进行变换,直接建立Duhem非对称逆迟滞模型作为迟滞前馈补偿器,并利用免疫差分进化算法辨识模型参数。在Duhem逆模型补偿压电静态迟滞非线性的基础上,引入基于优化参考跟踪的线性二次型高斯(LQG-ORT)控制方法进一步提高压电执行器的动态定位精度,采用动态迟滞率相关自回归各态历经模型(ARX)建立状态空间方程,用于卡尔曼滤波器预测状态变量和控制器计算状态变量的最优控制系数矩阵。实验结果表明:直接建立的Duhem非对称逆迟滞模型能有效描述压电执行器非对称逆迟滞曲线,拟合均方根误差为0.6359 V(0.5 Hz),相对误差为0.79%(0.5 Hz);实时跟踪幅值为24μm,频率范围1~80 Hz的目标位移信号,LQG-ORT算法的跟踪误差为0.0655μm,相对误差为0.27%。

迪昂主题的四个变奏

迪昂主题讨论的是抽象的法式思维和具象的英式思维之间的鲜明对比,本文则主要探讨迪昂主题的四个变奏。第一变奏阐明了抽象方法与具体方法在方法及结果上的实质区别。第二变奏对卡伦德-科恩提出的科学表征的紧缩主义进行了批判性的讨论。第三变奏从认识论结构主义角度探讨了模型与结构之间的关系。第四变奏联系抽象模型和具体模型的区分,批判性地讨论了模型与虚构的关系。文章最后给出了作者本人对具体模型之本质的看法,并阐明了为什么只有具体模型才能被视为是完全虚构的。