基于Preisach模型的压电器件C-V迟滞特性补偿技术研究

1

作者 刘国福 柳革命 +2 位作者 李岩 邹兰平 尹高锋 《传感技术学报》 北大核心 2025年第4期610-616,共7页

提出了一种基于Preisach模型的压电陶瓷器件的C-V迟滞特性的补偿技术。以圆形锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)作为研究对象,设计了互相关测量电路实现PZT的C-V特性测试,根据测试数据建立了PZT的Preisach模型和逆Preisach模型,并基于该类模型对PZT... 提出了一种基于Preisach模型的压电陶瓷器件的C-V迟滞特性的补偿技术。以圆形锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)作为研究对象,设计了互相关测量电路实现PZT的C-V特性测试,根据测试数据建立了PZT的Preisach模型和逆Preisach模型,并基于该类模型对PZT的C-V迟滞特性的补偿技术进行了实验研究。实验结果表明,与通用的非线性拟合补偿方法相比,基于Preisach模型和逆Preisach模型的补偿技术能对压电器件的C-V迟滞特性进行较高精度补偿。该技术基于模型算法实现,无需改动现有系统结构,为压电器件的C-V迟滞补偿提供了一种新的实现方法,在使用压电器件实现压控电容、压电驱动、非接触式直流电压测量等功能场合有实际应用价值。 展开更多

关键词 补偿技术 迟滞特性 PZT preisach模型 逆preisach模型

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Preisach迟滞逆模型的神经网络分类排序 被引量：11

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作者 耿洁 刘向东 +1 位作者 陈振 赖志林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期855-862,共8页

为了补偿影响压电陶瓷执行器纳米定位系统精度的迟滞非线性,提高系统的控制精度,开展了基于压电陶瓷执行器的迟滞非线性逆模型的研究。兼顾到迟滞的擦除特性和建模的精确度,提出了一种Preisach逆模型分类排序法的神经网络实现方法,用神... 为了补偿影响压电陶瓷执行器纳米定位系统精度的迟滞非线性,提高系统的控制精度,开展了基于压电陶瓷执行器的迟滞非线性逆模型的研究。兼顾到迟滞的擦除特性和建模的精确度,提出了一种Preisach逆模型分类排序法的神经网络实现方法,用神经网络取代了传统的反查值方法,以避免插值误差。建立三层BP神经网络,运用实测数据进行训练,确定各层权值;然后,结合排序得到的电压和位移极值信息,通过神经网络方法拟合出较精确的输入电压值。运用若干组实验数据检验了此逆模型的有效性,结果表明,该神经网络的实现方法将逆模型的平均误差降低到了1.5V以下,最大误差绝对值降低到了2.7V以下。与反查值方法相比,神经网络实现方法有效提高了压电陶瓷执行器纳米定位系统的迟滞逆模型的精度。 展开更多

关键词 压电陶瓷定位器 定位精度 preisach迟滞模型 分类排序 逆模型 神经网络

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基于Preisach逆模型的压电陶瓷执行器迟滞补偿控制 被引量：6

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作者 赖志林 刘向东 +1 位作者 陈振 耿洁 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期447-451,共5页

为解决迟滞非线性对压电陶瓷执行器的影响,提出了基于Preisach逆补偿的闭环控制策略,利用考虑了擦除特性的分类排序方法实现了迟滞的Preisach逆模型,通过Preisach逆模型串联补偿降低迟滞作用的影响,并在逆模型前串联PI控制器,通过闭环... 为解决迟滞非线性对压电陶瓷执行器的影响,提出了基于Preisach逆补偿的闭环控制策略,利用考虑了擦除特性的分类排序方法实现了迟滞的Preisach逆模型,通过Preisach逆模型串联补偿降低迟滞作用的影响,并在逆模型前串联PI控制器,通过闭环控制抑制未能完全补偿的迟滞非线性,进而提高系统的控制精度,平均绝对误差下降到0.025μm.实验表明,基于Preisach逆补偿的迟滞补偿控制策略具有良好的控制性能. 展开更多

关键词 压电陶瓷执行器 迟滞非线性 preisach模型 逆补偿

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Preisach逆补偿的GMA精密轨迹跟踪与实验优化 被引量：6

4

作者 龚大成 吕福在 +1 位作者 潘晓弘 唐志峰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1241-1246,共6页

针对超磁致伸缩执行器(GMA)的非线性迟滞,研究了开环条件下采用Preisach逆模型对参考轨迹实现精密跟踪的补偿方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型,详细推导了Preisach逆模型及其数值实现方法。采用FFT数字滤波方法对一阶回转下降... 针对超磁致伸缩执行器(GMA)的非线性迟滞,研究了开环条件下采用Preisach逆模型对参考轨迹实现精密跟踪的补偿方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型,详细推导了Preisach逆模型及其数值实现方法。采用FFT数字滤波方法对一阶回转下降曲线(FOD)实验数据进行优化处理,同时结合拉各朗日双线性插值方法,提高了在同等离散水平下Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度。在精密预测的基础上,通过Preisach逆模型实现了GMA对参考轨迹的精密跟踪。实验结果表明:在0~34μm,跟踪误差由补偿前的-14.7%^+11.2%减小到-2.9%^+2.7%。此外,FFT滤波和双线性插值算法可以明显提高Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度,基于Preisach数值逆模型的补偿算法可以有效消除由于GMA非线性迟滞造成的跟踪误差。实验同时指出,如果要进一步提高跟踪精度,还须结合反馈实现闭环控制。 展开更多

关键词 超磁致伸缩致动器 preisach逆模型 开环前馈补偿 跟踪控制

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Preisach逆模型补偿的压电陶瓷执行器自适应滑模控制 被引量：8

5

作者 李黎 刘向东 侯朝桢 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期237-240,共4页

为了降低压电陶瓷执行器迟滞特性对纳米定位平台精度的影响,利用Preisach逆模型补偿迟滞特性,并针对逆模型未能完全补偿的迟滞特性、模型参数的不确定性以及其他扰动设计了自适应滑模控制律.仿真实验结果表明,与普通滑模控制器以及逆补... 为了降低压电陶瓷执行器迟滞特性对纳米定位平台精度的影响,利用Preisach逆模型补偿迟滞特性,并针对逆模型未能完全补偿的迟滞特性、模型参数的不确定性以及其他扰动设计了自适应滑模控制律.仿真实验结果表明,与普通滑模控制器以及逆补偿PID控制器相比,逆补偿的自适应滑模控制器提高了定位系统的跟踪精度,对系统不确定性和外界扰动有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 preisach逆模型 自适应滑模控制 压电陶瓷执行器 迟滞特性

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解析逆Preisach磁滞模型 被引量：7

6

作者 刘任 杜莹雪 +1 位作者 李琳 唐波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期2567-2576,共10页

如何在保证模拟精度的基础上,提升逆磁滞模型的计算速度一直以来是国际电磁场领域研究的热点问题。然而,现有所提逆磁滞模型难以兼顾精度与速度的双重要求。解析形式的逆磁滞模型具有较快的求解速度,如何提出高精度的此类模型是解决上... 如何在保证模拟精度的基础上,提升逆磁滞模型的计算速度一直以来是国际电磁场领域研究的热点问题。然而,现有所提逆磁滞模型难以兼顾精度与速度的双重要求。解析形式的逆磁滞模型具有较快的求解速度,如何提出高精度的此类模型是解决上述问题的关键所在。为此,该文利用课题组所提基于解析Everett函数推导而得的解析正Preisach磁滞模型,分别推导了初始磁化曲线、磁滞回线下降支与上升支的磁导率的解析表达式,继而利用差分法,推导得到了目前唯一一个解析的逆Preisach磁滞模型。通过对比仿真与实验结果,验证了所提解析逆Preisach磁滞模型的模拟精度,并在模拟精度与计算速度两方面将其与广泛应用的逆J-A磁滞模型进行对比,发现它的平均相对误差比逆J-A磁滞模型小10%以上,且其计算速度约为逆J-A磁滞模型的2.67倍。 展开更多

关键词 软磁材料 磁滞模型 解析逆preisach模型

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智能作动器Preisach迟滞参数辨识及补偿研究 被引量：3

7

作者 王萍萍 刘磊 栾晓娜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第20期91-94,122,共5页

针对实现智能作动器精确运动需对迟滞非线性进行辨识、补偿问题,采用奇异值分解方法辨识Preisach模型参数,构造变幅值谐波输入信号满足持续激励条件;基于辨识模型设计逆模型前馈补偿Preisach迟滞非线性;通过压电平台检验该辨识、补偿方... 针对实现智能作动器精确运动需对迟滞非线性进行辨识、补偿问题,采用奇异值分解方法辨识Preisach模型参数,构造变幅值谐波输入信号满足持续激励条件;基于辨识模型设计逆模型前馈补偿Preisach迟滞非线性;通过压电平台检验该辨识、补偿方法。实验结果表明,奇异值分解法可有效辨识迟滞效应非线性模型,基于辨识结果的逆模型补偿可减小跟踪误差89.5%。 展开更多

关键词 智能作动器 preisach迟滞效应 奇异值分解 逆模型

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基于非均匀单元离散法的静态逆Preisach模型分布函数辨识 被引量：7

8

作者 李伊玲 李琳 +2 位作者 刘任 韩钰 刘洋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第15期5340-5350,共11页

逆Preisach磁滞模型在磁性材料磁滞特性模拟及其损耗计算中具有重要作用,而其分布函数的准确快速辨识是该模型成功应用于实际工程的关键。传统均匀单元离散法常用于确定逆Preisach模型分布函数,但该方法在模拟低磁密下的磁滞特性时,其... 逆Preisach磁滞模型在磁性材料磁滞特性模拟及其损耗计算中具有重要作用,而其分布函数的准确快速辨识是该模型成功应用于实际工程的关键。传统均匀单元离散法常用于确定逆Preisach模型分布函数,但该方法在模拟低磁密下的磁滞特性时,其精度不高。针对该问题,该文提出相对敏感度的概念,即在不同磁场强度下的磁滞回线面积的小干扰波动程度,进行不同磁密下逆Preisach模型的相对敏感度分析,发现逆Preisach磁滞模型在低磁密时的敏感度较高,因而需要在该区间强化分布函数的辨识。为此,该文提出一种提取逆Preisach磁滞模型分布函数的非均匀单元离散法,其相较于传统均匀单元离散法,不需要更多的实测磁滞回线数据,且降低了分布函数矩阵的计算量。实验及仿真结果表明,相比于传统方法,该文所提方法辨识逆Preisach模型分布函数的精度较高,求解速度较快。 展开更多

关键词 逆preisach模型 磁滞模拟 preisach分布函数 离散化方法

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直线变压器驱动源磁芯磁化过程的仿真研究 被引量：2

9

作者 万臻博 丁卫东 孙凤举 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1792-1800,共9页

磁芯行为对于异常工况下直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)的输出特性具有很大的影响,为了预测磁芯剩磁状况,为LTD装置调试和运行提供指导,基于磁芯的测试结果构建了准确的数值模型,并应用于LTD的电路仿真。基于4级串联... 磁芯行为对于异常工况下直线变压器驱动源(linear transformer driver,LTD)的输出特性具有很大的影响,为了预测磁芯剩磁状况,为LTD装置调试和运行提供指导,基于磁芯的测试结果构建了准确的数值模型,并应用于LTD的电路仿真。基于4级串联共用腔体LTD数值仿真研究了开关理想时序放电、开关异常自放电、开关非理想时序触发放电及去磁状况下各级磁芯的磁场强度和磁感应强度变化过程。在±70 kV充电电压下的理想时序放电后,各级磁芯最大剩磁变化量为1.27 T,稳态剩磁约为-0.38 T;在±70 kV充电电压下的单支路开关自放电引起的磁芯最大剩磁变化量为1.88 T,稳态剩磁约0.39 T,多支路开关同时自放电将使磁芯快速饱和;当触发时序系数的绝对值>1时,除最先放电的模块,其余模块磁芯先受到反向励磁,然后再正常磁化;去磁过程中越靠近负载的磁芯越早被去磁,磁场强度随着各级磁芯依次去磁而呈现阶梯式上升。该研究结果能够有效地模拟各种工况下LTD磁芯的磁化过程与剩磁状态,判断当前磁芯剩磁对下一次放电脉冲的影响。 展开更多

关键词 直线变压器驱动源 数值模拟 逆preisach模型 磁化过程 剩磁 磁饱和

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压电陶瓷执行器迟滞的滑模逆补偿控制 被引量：32

10

作者 赖志林 刘向东 +1 位作者 耿洁 李黎 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1281-1290,共10页

为了降低迟滞特性对压电陶瓷执行器的影响,研究了基于Preisach逆补偿的滑模控制策略。首先,利用分类排序方法在控制平台上实现了迟滞的Preisach逆模型;然后,将其串联到压电陶瓷执行器前用于抵消迟滞非线性。考虑到迟滞逆补偿的非完全抵... 为了降低迟滞特性对压电陶瓷执行器的影响,研究了基于Preisach逆补偿的滑模控制策略。首先,利用分类排序方法在控制平台上实现了迟滞的Preisach逆模型;然后,将其串联到压电陶瓷执行器前用于抵消迟滞非线性。考虑到迟滞逆补偿的非完全抵消、模型参数的不确定性以及扰动等问题,设计了一种分段边界层滑模控制律。最后,为了验证所设计的控制策略的有效性,设计并实现了逆补偿+PI控制器。实验结果表明,逆补偿+滑模控制提高了基于压电陶瓷执行器驱动的纳米定位系统的跟踪精度,其跟踪正弦输入的平均绝对误差为0.020 6μm。与逆补偿+PI控制策略相比,逆补偿+滑模控制对不同的输入信号有很好的适应性,保证了纳米定位平台的定位精度。 展开更多

关键词 压电陶瓷执行器 迟滞非线性 preisach模型 滑模控制 逆补偿

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迟滞非线性系统的建模与控制 被引量：16

11

作者 李春涛 谭永红 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期281-287,共7页

介绍了对不平滑、多映射迟滞非线性系统的研究成果,重点阐述了迟滞建模与控制器设计的研究现状.详细地分析比较了Preisach模型和线性迟滞模型优缺点.在控制器设计方法方面,比较了常用的两类基于逆模型补偿方案的特点、差别和适应范围,... 介绍了对不平滑、多映射迟滞非线性系统的研究成果,重点阐述了迟滞建模与控制器设计的研究现状.详细地分析比较了Preisach模型和线性迟滞模型优缺点.在控制器设计方法方面,比较了常用的两类基于逆模型补偿方案的特点、差别和适应范围,并扼要论述了其他控制方案.最后,对迟滞研究中仍需解决的问题和未来发展方向进行了探讨. 展开更多

关键词 preisach模型 压电执行器 迟滞非线性 逆模型 自适应控制

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一种新的磁滞非线性前馈补偿算法 被引量：6

12

作者 舒亮 陈定方 卢全国 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期953-958,共6页

针对超磁致伸缩致动器磁滞非线性特征,建立了描述其非线性行为的Preisach数学模型,以F函数法求解了该模型的数值模型.针对当前致动器非线性前馈补偿控制中迭代和执行效率低的缺点,将磁滞非线性理解为系统干扰,提出了一种新的非线性前馈... 针对超磁致伸缩致动器磁滞非线性特征,建立了描述其非线性行为的Preisach数学模型,以F函数法求解了该模型的数值模型.针对当前致动器非线性前馈补偿控制中迭代和执行效率低的缺点,将磁滞非线性理解为系统干扰,提出了一种新的非线性前馈补偿算法,在求解Preisach逆模型过程中,引入稳态误差信号作为参考变量,以Sigmoid函数变步长算法进行迭代步长自适应动态调整.计算机仿真和实验研究均表明,与当前的磁滞模型求逆算法相比,所提出的算法在保证控制精度的同时可以显著提高系统收敛速度,大大提高了程序的执行效率. 展开更多

关键词 超磁致伸缩 preisach逆模型 自适应 前馈补偿

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音圈电机推力迟滞特性研究 被引量：1

13

作者 刘辉 何融 +2 位作者 吴维 张琪林 刘洋 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1138-1143,共6页

为实现音圈电机推力的精确控制,基于Preisach模型对音圈电机的推力迟滞特性进行了建模,构建了音圈电机的推力迟滞逆模型,并设计了开环逆补偿器,对有逆补偿器和无逆补偿器的音圈电机进行了推力特性试验.结果表明,有逆补偿器的音圈电机推... 为实现音圈电机推力的精确控制,基于Preisach模型对音圈电机的推力迟滞特性进行了建模,构建了音圈电机的推力迟滞逆模型,并设计了开环逆补偿器,对有逆补偿器和无逆补偿器的音圈电机进行了推力特性试验.结果表明,有逆补偿器的音圈电机推力迟滞环明显小于无逆补偿器的音圈电机.且有逆补偿器的音圈电机推力最大绝对误差为0.2 N,相对误差基本维持在3%以内.无逆补偿器的音圈电机推力最大绝对误差达到了0.75 N,相对误差变化较大,补偿后推力绝对误差最大降低了73%. 展开更多

关键词 音圈电机 推力迟滞特性 preisach模型 逆补偿

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压电驱动的快刀伺服器的迟滞逆模型辨析与自抗扰复合逆控制 被引量：3

14

作者 李捷 《机床与液压》 北大核心 2017年第10期153-157,161,共6页

为了提高具有表面微结构零件的超精密加工中快刀伺服器的轨迹预测和跟踪精度与抗干扰性,设计一种新型复合控制:在前馈控制器中用Preisach逆模型补偿系统中压电陶瓷驱动器引起的非线性特性;针对前馈控制器未能补偿的非建模扰动、模型参... 为了提高具有表面微结构零件的超精密加工中快刀伺服器的轨迹预测和跟踪精度与抗干扰性,设计一种新型复合控制:在前馈控制器中用Preisach逆模型补偿系统中压电陶瓷驱动器引起的非线性特性;针对前馈控制器未能补偿的非建模扰动、模型参数的不确定性以及其他外界未知扰动,设计了自抗扰控制作反馈控制器。推导了Preisach逆模型;用RBF神经网络实现了Preisach逆模型对压电陶瓷驱动器的线性化补偿;通过对快刀伺服器的建模分析,得到惯性环节和二阶振荡环节串联的等效模型,设计三阶四维扩张状态观测器,可对未知扰动的观测结果作出实时估计和补偿。根据快刀伺服器和超精密车削的特点,取消跟踪微分器,增加速度输入和加速度输入,设计了改进的自抗扰控制器。上述两种控制器组合成复合控制器。实验表明,该复合控制方法可以提高预测和跟踪精度与抗干扰性。 展开更多

关键词 压电陶瓷 preisach逆模型 RBF神经网络 自抗扰控制 快刀伺服

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压电陶瓷迟滞逆模型的前馈PID控制 被引量：7

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作者 赵广义 王伟国 +2 位作者 李博 张振东 兰斌 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第6期914-916,共3页

为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压... 为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压电陶瓷最大迟滞性控制在2.2%内,输入、输出具有较好的线性关系,带前馈的PID控制具有良好的控制性能。 展开更多

关键词 压电陶瓷 迟滞非线性 Prseisach逆模型 前馈比例、积分、微分(PID)控制

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