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Robust Stability of Nonlinear Plants with a Non-symmetric Prandtl-Ishlinskii Hysteresis Model 被引量:1
1
作者 Akira Inoue 《International Journal of Automation and computing》 EI 2010年第2期213-218,共6页
In this paper, robust stability of nonlinear plants represented by non-symmetric Prandtl-Ishlinskii (PI) hysteresis model is studied. In general, PI hysteresis model is the weighted superposition of play or stop hys... In this paper, robust stability of nonlinear plants represented by non-symmetric Prandtl-Ishlinskii (PI) hysteresis model is studied. In general, PI hysteresis model is the weighted superposition of play or stop hysteresis operators, and the slopes of the operators are considered to be the same. In order to make a hysteresis model, a modified form of non-symmetric play hysteresis operator with unknown slopes is given. The hysteresis model is described by a generalized Lipschitz operator term and a bounded parasitic term. Since the generalized Lipschitz operator is unknown, a new condition using robust right coprime factorization is proposed to guarantee robust stability of the controlled plant with the hysteresis nonlinearity. As a result, based on the proposed robust condition, a stabilized plant is obtained. A numerical example is presented to validate the effectiveness of the proposed method. 展开更多
关键词 prandtl-ishlinskii (pi hysteresis model robust stability right coprime factorization non-symmetric play hysteresis operator nonlinear plants.
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Modeling and identification of magnetostrictive hysteresis with a modified rate-independent Prandtl-Ishlinskii model
2
作者 Wei Wang Jun-en Yao 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第9期626-634,共9页
This paper presents a modified rate-independent Prandtl-Ishlinskii (MRIPI) model based on the Fermi-Dirac distri- bution for the asymmetric hysteresis description of magnetostrictive actuators. Generally, the classi... This paper presents a modified rate-independent Prandtl-Ishlinskii (MRIPI) model based on the Fermi-Dirac distri- bution for the asymmetric hysteresis description of magnetostrictive actuators. Generally, the classical Prandtl-Ishlinskii (CPI) model can hardly describe the asymmetric hysteresis. To overcome this limitation, various complex operators have been developed to replace the classical operator. In this study, the proposed MRIPI model maintains the classical operator while a modified input function based on the Fermi-Dirac distribution is presented to replace the classical input function. With this method, the MRIPI model can describe the asymmetric hysteresis of magnetostrictive actuators in a relatively simple mathematic format and has fewer parameters to be identified. A velocity-based sine cosine algorithm (VSCA) is also proposed for the parameter identification of the MRIPI model. To verify the validity of the MRIPI model, experiments are performed and the results are compared with those of the existing modeling methods. 展开更多
关键词 prandtl-ishlinskii model velocity-based sine cosine algorithm asymmetric hysteresis nonlinear-ity magnetostrictive actuator
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基于PI建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略 被引量:1
3
作者 张琴 张蒸忠 +2 位作者 洪逸帆 顾邦平 胡雄 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期11-21,共11页
海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于PI(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立PI迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,PI迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(PID)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。 展开更多
关键词 主动波浪补偿 pi迟滞模型 反步终端滑模控制 斯图尔特浮式平台
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基于自适应PI模型的压电陶瓷驱动器精密定位方法
4
作者 杨宁征 王艳艳 渠莉莉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期499-506,共8页
由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷... 由于具备较高的定位精确度,压电陶瓷驱动器在超精密加工、微纳米测试等领域应用广泛,然而压电陶瓷固有的迟滞性严重影响其定位精确度。研究了驱动范围对压电陶瓷驱动器迟滞性的影响,实验得出迟滞性随驱动范围增大而显著。而在压电陶瓷驱动器的实际应用中,驱动范围是其主要的设置参数之一。为此,提出基于自适应Prandtle-Ishlinskii(PI)模型的拟合方法,根据不同驱动范围下获得的迟滞曲线的斜率变化趋势设置分段区间,采用二次规划算法辨识PI模型的权重参数,基于分段区间对迟滞曲线进行拟合,大大提高了拟合精确度。设计基于自适应PI模型的逆模型作为前馈控制器对压电陶瓷驱动器进行迟滞补偿,并搭建基于Labview的实验平台验证了该算法的可行性。实验结果表明,基于自适应PI逆模型的前馈控制器将压电陶瓷驱动器的定位精确度提高至1.8 nm。 展开更多
关键词 压电陶瓷驱动器 迟滞 自适应pi模型 前馈控制器
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Hybrid control based on inverse Prandtl-Ishlinskii model for magnetic shape memory alloy actuator 被引量:2
5
作者 周淼磊 高巍 田彦涛 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2013年第5期1214-1220,共7页
The hysteresis characteristic is the major deficiency in the positioning control of magnetic shape memory alloy actuator. A Prandtl-Ishlinskii model was developed to characterize the hysteresis of magnetic shape memor... The hysteresis characteristic is the major deficiency in the positioning control of magnetic shape memory alloy actuator. A Prandtl-Ishlinskii model was developed to characterize the hysteresis of magnetic shape memory alloy actuator. Based on the proposed Prandtl-Ishlinskii model, the inverse Prandtl-Ishlinskii model was established as a feedforward controller to compensate the hysteresis of the magnetic shape memory alloy actuator. For further improving of the positioning precision of the magnetic shape memory alloy actuator, a hybrid control method with hysteresis nonlinear model in feedforward loop was proposed. The control method is separated into two parts: a feedforward loop with inverse Prandtl-Ishlinskii model and a feedback loop with neural network controller. To validate the validity of the proposed control method, a series of simulations and experiments were researched. The simulation and experimental results demonstrate that the maximum error rate of open loop controller based on inverse PI model is 1.72%, the maximum error rate of the hybrid controller based on inverse PI model is 1.37%. 展开更多
关键词 magnetic shape memory alloy hysteresis hybrid control prandtl-ishlinskii model neural network
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基于改进PI模型的压电陶瓷迟滞特性补偿控制 被引量:32
6
作者 于志亮 刘杨 +2 位作者 王岩 李松 谭久彬 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期129-135,共7页
压电陶瓷执行器的迟滞特性会降低星间激光通信精瞄系统的定位精度,对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对这一问题,通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性产生机理,提出一种基于PLAY迟滞算子的改进(Prandtl-Ishlinskii,PI)数学模型及... 压电陶瓷执行器的迟滞特性会降低星间激光通信精瞄系统的定位精度,对信标光的捕获以及链路的稳定性造成影响。针对这一问题,通过分析压电陶瓷执行器迟滞特性产生机理,提出一种基于PLAY迟滞算子的改进(Prandtl-Ishlinskii,PI)数学模型及其辨识方法,并利用该模型对压电陶瓷执行器迟滞特性进行前馈线性化逆补偿。并通过实验来验证数学模型和线性化的有效性,实验结果表明,通过对系统输入不同频率下等幅和减幅正弦控制信号来验证前馈逆补偿性能时,改进的模型最大拟合误差均在1%之内,通过前馈模型逆补偿的控制方法可使压电陶瓷驱动的线性度误差由5%减小到1%以内,并且改进PI模型在计算复杂度上由O(n)简化为O(1)。 展开更多
关键词 快速倾斜镜 压电陶瓷执行器 迟滞特性 改进pi模型
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基于PI迟滞模型的压电驱动器自适应辨识与逆控制 被引量:21
7
作者 张桂林 张承进 李康 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 2013年第1期85-89,共5页
压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的... 压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性严重影响了其跟踪定位精度,甚至引起闭环系统失稳.本文采用经典PI模型描述压电驱动器的迟滞非线性,利用自适应投影算法对PI模型的权向量进行在线辨识,并与传统的最小二乘辨识方法进行比较.迟滞PI模型的优点是模型存在解析逆,因此本文对压电驱动器采用自适应逆跟踪控制,利用驱动器的输出位移与参考位移之差使用自适应投影算法在线辨识PI模型的权向量,并计算PI逆模型的权向量和阈值,最终得到要输入的电压值.最后实验结果表明自适应逆跟踪控制比传统的逆模型跟踪控制精度提高了49.8%. 展开更多
关键词 迟滞非线性 压电驱动器 pi模型 自适应逆控制
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基于PI迟滞模型的单压电变形镜开环控制 被引量:15
8
作者 田雷 陈俊杰 +1 位作者 崔玉国 马剑强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期136-142,共7页
压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型... 压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用PI迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立PI迟滞数学模型,利用最小二乘法辨识PI迟滞模型的权值,计算出PI逆模型的权值和阈值,从而获得消除迟滞后的变形镜控制电压;接着搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,采用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。实验结果表明,经过迟滞消除后变形镜的电压-变形迟滞由9.3%降低到1.2%,离焦面形的开环重构精度提高70%以上,证明该迟滞模型可有效应用于单压电变形镜的开环控制。 展开更多
关键词 单压电变形镜 pi迟滞模型 开环控制 波前校正 离焦像差
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压电微动平台的改进PI迟滞模型研究 被引量:4
9
作者 方凡 崔玉国 +1 位作者 梁冬泰 李勇 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期69-71,75,共4页
为了建立既有较高精度又有较快运算速度的压电微动平台迟滞模型,对传统PI迟滞模型进行了改进研究。由于压电微动平台初载曲线前半升程斜率变化较大,而后半升程斜率变化较小,因此,采用非等分域值方法建立了其PI迟滞模型,通过求取所建模... 为了建立既有较高精度又有较快运算速度的压电微动平台迟滞模型,对传统PI迟滞模型进行了改进研究。由于压电微动平台初载曲线前半升程斜率变化较大,而后半升程斜率变化较小,因此,采用非等分域值方法建立了其PI迟滞模型,通过求取所建模型与实测初载曲线误差的最小二范数辨识出了模型的相应参数,实验验证了所建模型的有效性。实验结果表明,在20.7μm的平台最大位移范围内,模型的最大误差为0.71μm,平均误差为0.23μm。 展开更多
关键词 压电微动平台 迟滞模型 pi模型 非等分阈值
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串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型 被引量:4
10
作者 郑军辉 崔玉国 +1 位作者 蔡成波 薛飞 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期650-654,共5页
针对Prandtl-Ishlinskii(PI)模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电... 针对Prandtl-Ishlinskii(PI)模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310~0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。 展开更多
关键词 压电微夹钳 迟滞模型 prandtl-ishlinskii(pi)模型 死区算子
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基于PI模型的压电陶瓷执行器迟滞特性建模 被引量:7
11
作者 郭国法 党选举 《微计算机信息》 北大核心 2008年第4期282-284,共3页
PI模型是一种运算量小,容易求逆并可用于实时控制系统中的迟滞模型。它是与输入信号频率无关的静态模型。而压电陶瓷表现为与输入频率有关的动态迟滞特性。对PI模型进行改进,引入惯性环节,增加迟滞元的动态特性,提出了动态PI迟滞模型。... PI模型是一种运算量小,容易求逆并可用于实时控制系统中的迟滞模型。它是与输入信号频率无关的静态模型。而压电陶瓷表现为与输入频率有关的动态迟滞特性。对PI模型进行改进,引入惯性环节,增加迟滞元的动态特性,提出了动态PI迟滞模型。实验结果表明,改进的PI动态模型能很好地逼近压电陶瓷的位移输出信号,并具有较高的模型预测精度。 展开更多
关键词 pi迟滞模型 动态迟滞元 动态迟滞特性 压电陶瓷执行器
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基于PI逆模型的压电执行器复合控制 被引量:4
12
作者 江国栋 王晓东 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2016年第4期553-557,共5页
在利用腔衰荡光谱技术分析痕量气体时,压电陶瓷执行器常用来调节光学谐振腔的长度。为了提高压电陶瓷执行器的定位精度,针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性,利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型对执行器迟滞进行建模,分别采用最小二乘法和梯度... 在利用腔衰荡光谱技术分析痕量气体时,压电陶瓷执行器常用来调节光学谐振腔的长度。为了提高压电陶瓷执行器的定位精度,针对压电陶瓷执行器的迟滞非线性,利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型对执行器迟滞进行建模,分别采用最小二乘法和梯度下降法对模型参数进行辨识,同时,由于执行器迟滞曲线的非对称性,针对上升和下降过程分别进行辨识。结果表明,相比于最小二乘法,梯度下降法辨识的模型参数能更好地拟合执行器实际迟滞曲线,平均绝对误差减小了67.6%。设计基于PI逆模型的复合控制方法,并进行实验验证,采用在线参数辨识来实时更新模型参数。试验结果表明,在正弦波和三角波信号输入下,执行器的平均跟踪误差分别为0.035μm和0.028μm,该复合控制法可有效提高执行器定位精度。 展开更多
关键词 腔衰荡光谱 压电陶瓷 迟滞非线性 prandtl-ishlinskii(pi)模型 复合控制
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基于三段PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法 被引量:8
13
作者 马宏伟 须颖 +2 位作者 安冬 邵萌 池东亮 《纳米技术与精密工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期53-60,共8页
迟滞非线性降低了压电陶瓷驱动器对期望位移的跟踪精度,为解决该问题,本文通过二次规划寻优算法,基于最小均方误差准则,以压电陶瓷驱动器的运动速度规律为依据,对压电陶瓷运动速度规律不同的迟滞段分别进行PI建模.建模结果表明,相较于传... 迟滞非线性降低了压电陶瓷驱动器对期望位移的跟踪精度,为解决该问题,本文通过二次规划寻优算法,基于最小均方误差准则,以压电陶瓷驱动器的运动速度规律为依据,对压电陶瓷运动速度规律不同的迟滞段分别进行PI建模.建模结果表明,相较于传统PI模型,本文提出的三段PI模型能精确地描述压电陶瓷迟滞曲线的非奇对称性.在对压电陶瓷三段PI建模的基础上,计算出压电陶瓷三段PI逆模型的阈值向量与权系数向量.通过建立的三段PI逆模型对压电陶瓷进行迟滞补偿控制,实验结果表明,与传统PI逆模型迟滞补偿控制相比,三段PI逆模型迟滞补偿控制方法将压电陶瓷对期望位移的跟踪精度提高了81.3%. 展开更多
关键词 压电驱动器 迟滞非线性 速度规律 三段pi模型 迟滞补偿
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基于PI迟滞模型的压电陶瓷复合控制算法研究 被引量:8
14
作者 吴伊玲 刘廷霞 +1 位作者 张振东 陈健 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期950-953,956,共5页
为减小压电陶瓷的迟滞非线性对系统跟踪精度的影响,该文采用经典的存在逆解析的PI迟滞模型对压电陶瓷的迟滞特性进行建模,将PI模型的逆模型用于压电陶瓷的前馈控制算法中,然后设计了神经元比例、积分、微分(PID)反馈控制算法,将前馈控... 为减小压电陶瓷的迟滞非线性对系统跟踪精度的影响,该文采用经典的存在逆解析的PI迟滞模型对压电陶瓷的迟滞特性进行建模,将PI模型的逆模型用于压电陶瓷的前馈控制算法中,然后设计了神经元比例、积分、微分(PID)反馈控制算法,将前馈控制算法与神经元PID反馈控制算法结合得到了压电陶瓷的复合控制算法。将仅含前馈的控制算法和复合控制算法在压电陶瓷的控制器上执行,实验结果表明,仅含前馈的控制算法的跟踪误差为1.256μm,而复合控制算法的跟踪误差仅为0.092μm,该复合控制算法使跟踪精度提高了1.164μm。 展开更多
关键词 压电陶瓷 迟滞非线性 pi逆模型 前馈控制 神经元piD控制 复合控制
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压电驱动平台的自适应PID控制 被引量:7
15
作者 曾佑轩 马立 +2 位作者 钟博文 孙立宁 汪文峰 《微特电机》 2019年第8期54-57,63,共5页
为了辨识出最优的PID控制参数,建立压电驱动平台传动系统的动力学模型;根据压电陶瓷实际的迟滞特性曲线的非对称性,改进为非对称的PI迟滞模型,形成基于改进PI迟滞模型的前馈PID控制。采用基于改进的单神经元自适应PID控制算法和基于BP... 为了辨识出最优的PID控制参数,建立压电驱动平台传动系统的动力学模型;根据压电陶瓷实际的迟滞特性曲线的非对称性,改进为非对称的PI迟滞模型,形成基于改进PI迟滞模型的前馈PID控制。采用基于改进的单神经元自适应PID控制算法和基于BP神经网络的PID控制算法,实现PID参数的在线实时调整。搭建压电陶瓷驱动平台实验系统,并进行闭环控制实验。结果显示,驱动平台在前馈PID控制、单神经元自适应PID控制算法及基于BP神经网络自整定PID控制算法下的平均定位误差分别为16.5nm,8.3nm及5.1nm。自适应PID闭环控制精度优于前馈PID控制,神经网络整定PID控制精度高于单神经元自适应PID控制。 展开更多
关键词 压电驱动平台 pi迟滞模型 自适应piD控制 前馈piD控制
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采用改进PI迟滞模型的压电微夹钳前馈控制 被引量:1
16
作者 蔡永根 崔玉国 +3 位作者 赵余杰 刘尔春 刘康 薛飞 《宁波大学学报(理工版)》 CAS 2017年第6期53-58,共6页
为减小压电微定位平台的迟滞误差,设计前馈控制器对其进行控制.首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下,对平台迟滞模型的阈值进行优化,得到满足模型精度要求的最小算子数,进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishil... 为减小压电微定位平台的迟滞误差,设计前馈控制器对其进行控制.首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下,对平台迟滞模型的阈值进行优化,得到满足模型精度要求的最小算子数,进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型;然后通过对所建迟滞模型求逆,设计出平台的前馈控制器;最后在所设计的前馈控制作用下,使平台达到5μm理想阶跃值的响应时间为0.01 s,稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50μm,当期望平台输出最大值为17μm变幅值三角波位移时,实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为-1.15^-0.05μm.所设计前馈控制器可有效地减小压电微定位平台的迟滞误差. 展开更多
关键词 压电微定位平台 pi迟滞建模 阈值优化 前馈控制
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基于几何法求解PI逆模型参数 被引量:3
17
作者 左守印 王合龙 +1 位作者 周德召 高军科 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第1期47-50,60,共5页
压电陶瓷驱动的快速反射镜具有优良的动态性能,能够满足高精度定位的任务需求,但其固有的迟滞特性严重影响了其性能的进一步提高。基于PLAY算子的迟滞数学模型具有结构简单、便于数学求解、模型精度较高的优点,但模型参数需要通过系统... 压电陶瓷驱动的快速反射镜具有优良的动态性能,能够满足高精度定位的任务需求,但其固有的迟滞特性严重影响了其性能的进一步提高。基于PLAY算子的迟滞数学模型具有结构简单、便于数学求解、模型精度较高的优点,但模型参数需要通过系统辨识得到,并且其逆模型参数辨识存在物理量不易获得、误差较大的不利条件。利用几何法,提出了一种求解PI逆模型参数的算法。实验证明该算法动态性能好、模型精度较高,同时基于该算法的PI逆模型前馈控制较好地解决了压电陶瓷驱动的快反镜迟滞效应补偿问题。 展开更多
关键词 机载光电系统 快速反射镜 迟滞效应 pi逆模型 参数辨识 前馈控制
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具有Hammerstein结构的非对称PI模型的超磁致作动器数学建模
18
作者 李锐泓 谢飞 +4 位作者 吴明忠 杨帆 陈鸿威 林德昭 李承洪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期253-263,共11页
超磁致作动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)作为一种以磁致伸缩材料为核心的智能驱动器,由于其优良的性能而广泛应用于诸多领域中,但是其本身固有的回滞非线性的存在限制了其进一步地发展,因而针对回滞非线性的建模研究一直是... 超磁致作动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)作为一种以磁致伸缩材料为核心的智能驱动器,由于其优良的性能而广泛应用于诸多领域中,但是其本身固有的回滞非线性的存在限制了其进一步地发展,因而针对回滞非线性的建模研究一直是该领域的重点。基于Hammerstein结构,应用非对称Prandtl-Ishlinskii(PI)模型来表示Hammerstein结构中的非线性环节,用受控自回归(auto-regressive with exogenous,ARX)模型来表示Hammerstein结构的动态环节(尤其是针对高频信号),并且基于AIC准则的判定过程辨识出了动态系统传递函数的阶次和具体形式,建立了超磁致作动器的一种具有Hammerstein结构的非对称PI模型,并有效地减少了模型辨识参数的数量。试验结果表明,具有Hammerstein结构的非对称PI模型比单一非对称PI模型拥有更高的精度,尤其是针对较大频率的激励信号。 展开更多
关键词 超磁致作动器(GMA) 回滞非线性 prandtl-ishlinskii(pi)模型 Hammerstein结构
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迟滞与蠕变耦合压电系统的建模及补偿方法 被引量:4
19
作者 温盛军 李亮 +1 位作者 喻俊 苏孟豪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期25-32,53,共9页
为了准确地描述压电驱动定位平台复杂的非线性特性,在经典Hammerstein结构模型基础上串联分数阶算子,提出了一种耦合迟滞、动力学和蠕变的非线性数学模型。其中该模型的蠕变、迟滞非线性特性分别采用分数阶算子和PI模型来描述;机械动力... 为了准确地描述压电驱动定位平台复杂的非线性特性,在经典Hammerstein结构模型基础上串联分数阶算子,提出了一种耦合迟滞、动力学和蠕变的非线性数学模型。其中该模型的蠕变、迟滞非线性特性分别采用分数阶算子和PI模型来描述;机械动力学特性使用二阶离散传递函数表示。此外,考虑了耦合模型的参数辨识问题,并通过压电驱动定位试验平台对所提耦合模型进行了验证。在1~100 Hz的正弦波输入电压信号作用下,与不考虑蠕变特性的Hammerstein结构模型相比,该耦合模型在均方根误差指标降低了27%以上,相对误差指标下降了约50%。该试验结果充分表明了所提耦合模型的有效性。在模型建立的基础上设计了逆蠕变和迟滞模型对系统进行前馈补偿,并结合PID控制算法对系统的性能进行调节。仿真结果验证了该复合控制方案在低频和混合频率输入信号下具有良好的跟踪效果。 展开更多
关键词 迟滞 蠕变 pi模型 分数阶算子 自适应控制
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基于LabVIEW FPGA的压电迟滞补偿控制研究
20
作者 甘晓明 张臣 石晗 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第21期117-124,共8页
对压电陶瓷驱动器在工作过程中因迟滞非线性效应造成的误差提出了一种迟滞误差补偿控制方法。首先针对迟滞非线性,基于PI模型构建了相应的迟滞模型,并利用其逆模型对压电驱动器的输入电压进行调整;其次针对PI模型的不足之处,结合PID闭... 对压电陶瓷驱动器在工作过程中因迟滞非线性效应造成的误差提出了一种迟滞误差补偿控制方法。首先针对迟滞非线性,基于PI模型构建了相应的迟滞模型,并利用其逆模型对压电驱动器的输入电压进行调整;其次针对PI模型的不足之处,结合PID闭环控制进一步对迟滞误差进行补偿。最后基于LabVIEW FPGA模块搭建了压电迟滞补偿控制系统,并进行了单轴正弦振动轨迹控制试验研究。试验结果表明,在复合控制下,压电陶瓷驱动器在100 Hz以内频率下输出位移的最大相对误差在3%以内。 展开更多
关键词 迟滞非线性 误差控制 pi模型 piD控制 LabVIEW FPGA
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