Jiles-Atherton模型的超磁致伸缩驱动器磁滞补偿控制

研究了磁滞补偿控制的方法,建立了基于Jiles-Atherton模型的磁滞补偿控制系统。介绍了Jiles-Atherton磁滞模型的主要思想及其主要参数,对该模型反向运动时磁化强度变化与磁场强度变化的对应关系进行了分析,并在此基础上,提出了利用磁滞环的宽度,通过重新给定反向起始点的迭代初值,实现磁滞补偿的方法。实验结果表明:对于阶跃响应,采用磁滞补偿时没有延迟,且达到稳态时间比不进行磁滞补偿时缩短12 ms;对于正弦响应,采用磁滞补偿时没有延迟,且均方误差比不进行磁滞补偿时提高了0.19μm,能有效消除磁滞的影响,提高定位精度。

磁流变阻尼器磁滞补偿控制器设计

针对磁流变阻尼器内部铁磁材料所固有的磁滞非线性,根据反馈磁感应强度的磁滞补偿控制方法,设计了磁滞补偿控制器。以STM32F103ZET6单片机为控制核心,通过设计霍尔传感器的调理电路、脉宽调制(PWM)信号滤波电路、电压放大电路,以及实时化的比例—积分—微分(PID)控制算法和人机交互界面,实现了磁流变阻尼器磁滞补偿控制器的功能。通过实验验证了控制器在窗函数、阶梯函数和半正弦函数等三种不同输入电流条件下的磁滞补偿控制效果。实验结果表明:相比无磁滞补偿控制,在磁滞补偿控制器的作用下,磁流变阻尼器的阻尼通道磁场能较好地跟踪控制电流,验证了磁滞补偿控制器的有效性。

基于神经网络的压电倾斜镜磁滞补偿方法研究

为了提高自适应光学系统中压电倾斜镜(TTM)的控制精度,提出一种基于神经网络建模对TTM的磁滞非线性进行补偿的方法。实验得到TTM磁滞响应数据后,选用反向传播(BP)神经网络对磁滞特性建模,并通过软件编程模拟磁滞响应过程,进而实时计算控制量,实现对TTM的前馈补偿控制。为了满足自适应光学系统中实时控制的要求,根据BP网络内部运算机理得到BP网络运算的函数表达形式,以函数运算代替耗时的网络仿真运算。仿真结果显示这种替代在保证运算精度的前提下,提高了运算速度。实验结果表明,通过补偿,TTM的磁滞非线性减小约70%,提高了TTM的整体线性度和控制精度。

基于TMR器件的弱磁传感系统设计

小型化高性能磁传感系统在磁异探测、航空航天、生物磁测量等领域具有重要的应用前景。传统磁传感系统因体积大、功耗高等原因难以搭载于无人机平台,而隧道磁电阻(TMR)器件是构建小型磁传感系统的理想选择。该文在分析TMR器件磁滞特性及其灵敏度与工作点关系的基础上,提出一种通过稳定TMR器件工作点来实现磁滞补偿的方法,通过建立磁场反馈补偿回路并采用自适应磁场补偿算法,大幅提升磁传感系统的性能。测试结果表明所设计的磁传感系统的测量范围为-10000~10000 nT,线性度为0.016%,噪声水平为0.39 nT/√Hz@1 Hz,带宽为60 Hz,可以满足水下磁异目标探测等应用需求。

一种考虑磁滞特性的船舶航向保持控制策略

磁滞非线性普遍存在于非线性系统中,对于船舶航行来说,磁滞特性的存在会造成舵角剧烈抖动,加速船舶的磨损。因此,为改善这一问题,基于无需构造逆模型的磁滞补偿控制方法,对船舶运动系统中的磁滞特性进行补偿,基于反步法设计出了一种针对船舶航向保持的鲁棒自适应控制策略,运用matlab软件进行仿真模拟,证明了该控制器的可行性。

微器件表面3D形貌的新型微/纳米探头测量系统

采用DVD光碟机的激光读取头,开发出微器件表面3D形貌的新型微/纳米测量系统。分析了激光读取头内部结构与运作原理,当反射面不在聚焦位置时,经四象限传感器探测聚焦误差信号(FES),驱动音圈马达以带动物镜重回聚焦位置,完成自动聚焦过程。并对音圈马达具有的磁滞现象加以研究,应用Preisach磁滞模型补偿磁滞误差,进而提高激光读取头在测量方面的精确度。结合HP激光干涉仪对测头不同测量范围的标准差与重复性进行校正测量,由校正的结果分析,此测头系统可实现微器件表面3D形貌的微/纳米测量。

基于软气动执行器的一种新的迟滞补偿模糊动态控制策略

提出了一种新颖的模糊串级控制策略,用于控制波纹管式软气动执行器的动态特性。首先,采用系统辨识方法对软气动执行器进行数学建模。然后,提出了Prandtl-Ishlinskii(P-I)方法来表征复杂的滞后特性。在P-I模型中,使用粒子群优化(PSO)方法识别和推导参数。随后,构建逆P-I模型并将其置于前馈路径中以补偿滞后效应。为了增强系统的适应性,设计了模糊PID控制器,并将其集成到串级策略中,以精确控制软体执行器。跟踪结果的比较进一步表明,设计的模糊PID控制器比传统PID控制器具有更好的控制性能。