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压电定位平台动态迟滞不确定性建模及H_(∞)鲁棒控制
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作者 刘浩天 张桂林 周克敏 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第6期1227-1236,共10页
本文为提高压电定位平台的跟踪精度及扰动抑制的能力,首先,在Prandtl-Ishlinskii模型建模及逆补偿的基础上,利用伪随机二值信号及相关函数计算方法辨识出伪线性动态系统的频率响应模型及标称模型.其次,在频域内对简化过程中的不确定性... 本文为提高压电定位平台的跟踪精度及扰动抑制的能力,首先,在Prandtl-Ishlinskii模型建模及逆补偿的基础上,利用伪随机二值信号及相关函数计算方法辨识出伪线性动态系统的频率响应模型及标称模型.其次,在频域内对简化过程中的不确定性进行建模.然后,考虑模型的加性不确定性、外界扰动及测量噪声的影响,设计H_(∞)鲁棒控制器保证闭环鲁棒性,根据标称模型设计前馈控制器保证系统的跟踪精度.最后,实验结果表明:压电定位平台在H_(∞)鲁棒控制器及前馈控制器作用下,可以有效地跟踪1~100 Hz频率范围内的多幅值及复合频率位移轨迹.对于多幅值位移轨迹,相对误差低于5.74%,均方根误差低于0.7174μm.对于复合频率位移轨迹,相对误差低于1.31%,均方根误差低于0.1375μm. 展开更多
关键词 压电定位平台 伪随机二值信号 频率响应模型 模型不确定性 H_(∞)鲁棒控制
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压电定位平台低阻尼谐振特性辨识及高带宽控制 被引量:1
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作者 刘浩天 张桂林 周克敏 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期287-296,共10页
该文研究降低低阻尼谐振特性对压电定位平台跟踪带宽的限制。首先,在Prandtl-Ishlinskii逆模型线性化的基础上,将基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识法应用到压电定位平台线性动态特性的辨识中,并在其中提出一种改进的相关函数计算方法... 该文研究降低低阻尼谐振特性对压电定位平台跟踪带宽的限制。首先,在Prandtl-Ishlinskii逆模型线性化的基础上,将基于脉冲响应的Hankel矩阵系统辨识法应用到压电定位平台线性动态特性的辨识中,并在其中提出一种改进的相关函数计算方法进一步提高低阻尼谐振频段的辨识精度。其次,根据辨识得到的传递函数模型,采用零极点对消加超前补偿器的方法设计陷波器补偿低阻尼反谐振及谐振特性,并在串联陷波器的基础上设计PI(proportional integral)控制器提高闭环回路的鲁棒性及跟踪性能。最后,试验结果表明,PI控制器的闭环带宽为97 Hz,含有陷波器的PI控制器闭环带宽为244 Hz,由于陷波器的加入,闭环带宽提高了151.5%,从而说明了该文辨识及控制方法的有效性。 展开更多
关键词 压电定位平台 谐振特性 相关函数 HANKEL矩阵 陷波器
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压电定位平台负载变化下的鲁棒干扰观测器设计
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作者 段诗雨 刘浩天 张桂林 《光学精密工程》 CSCD 北大核心 2024年第22期3310-3322,共13页
压电定位平台的负载变化严重限制了其快速定位时的精度。为此,视负载变化为外界干扰,提出了一种鲁棒干扰观测器控制策略。首先,在MPI迟滞逆模型线性化的基础上,根据实验数据辨识出压电定位平台的线性动态特性。其次,将系统辨识误差归结... 压电定位平台的负载变化严重限制了其快速定位时的精度。为此,视负载变化为外界干扰,提出了一种鲁棒干扰观测器控制策略。首先,在MPI迟滞逆模型线性化的基础上,根据实验数据辨识出压电定位平台的线性动态特性。其次,将系统辨识误差归结为模型的不确定性,在频域内建立了保守性更小的上界。然后,考虑模型不确定性及负载扰动对系统稳定性及性能的影响,设计了基于μ综合的鲁棒干扰观测器。最后,实验结果表明,提出方法的抗扰带宽为114 Hz,相较于传统的DOB方法提高了109%,相较于H_(∞)DOB提高了86%。对于70 Hz正弦轨迹的跟踪,提出方法在带载与空载情况下的相对误差平均变化为0.0013,相较于传统DOB方法降低了91.1%,相较于H_(∞)DOB降低了77.2%,证明了提出方法的有效性及优越性。 展开更多
关键词 压电定位平台 负载扰动 模型不确定性 Μ综合 干扰观测器
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压电定位平台Hammerstein建模与反馈线性化控制 被引量:12
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作者 黄涛 罗治洪 +1 位作者 陶桂宝 凌明祥 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第14期1716-1724,共9页
压电定位平台以压电陶瓷、柔性铰链作为驱动及放大机构,具有高定位精度和快响应速度,被广泛应用于各种精密/超精密定位领域。压电定位平台面临的主要挑战是压电陶瓷的固有迟滞非线性特性,这严重影响平台的定位和跟踪精度。针对此问题,... 压电定位平台以压电陶瓷、柔性铰链作为驱动及放大机构,具有高定位精度和快响应速度,被广泛应用于各种精密/超精密定位领域。压电定位平台面临的主要挑战是压电陶瓷的固有迟滞非线性特性,这严重影响平台的定位和跟踪精度。针对此问题,提出一种基于Hammerstein结构的迟滞建模方法及基于此模型的输入-输出反馈线性化控制策略。首先,建立Hammerstein结构的迟滞模型,并进行模型参数估计。接着,以基于Hammerstein模型的输入-输出反馈线性化控制策略设计跟踪控制器。最后,在压电定位平台上对建立的模型和设计的跟踪控制器进行实验验证。模型辨识实验结果表明:提出的Hammerstein模型能有效地拟合压电定位平台输入量与输出量之间的迟滞非线性特性,其均方根误差小于0.5μm。轨迹跟踪实验结果表明:设计的跟踪控制器对期望信号(幅值60μm,频率100 Hz)的跟踪均方根误差为0.9266μm,相较于基于改进的速率相关PI(Modified Rate-dependent Prandtl-Ishlinskii,MRPI)模型的前馈补偿跟踪控制、基于MRPI模型的前馈补偿与PID反馈复合跟踪控制,精度分别提高81.22%、46.25%。 展开更多
关键词 压电陶瓷 压电定位平台 迟滞非线性 HAMMERSTEIN模型 反馈线性化控制
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基于改进果蝇优化的压电精密定位平台迟滞Bouc-Wen模型辨识 被引量:6
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作者 王龙飞 邓亮 刘萍 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第2期242-247,共6页
提出一种基于改进果蝇优化算法(Improved Fruit fly Optimization Algorithm,IFOA)的压电精密定位平台迟滞特性的Bouc-Wen模型参数辨识方法。通过引入交叉因子和自适应搜索步长,IFOA可有效实现全局搜索与局部优化的动态平衡,并通过一种... 提出一种基于改进果蝇优化算法(Improved Fruit fly Optimization Algorithm,IFOA)的压电精密定位平台迟滞特性的Bouc-Wen模型参数辨识方法。通过引入交叉因子和自适应搜索步长,IFOA可有效实现全局搜索与局部优化的动态平衡,并通过一种新的搜索策略提高整体搜索效率和优化精度。将IFOA应用于压电精密定位平台迟滞Bouc-Wen模型的参数辨识。实验辨识结果验证了该方法的有效性和潜力。 展开更多
关键词 迟滞 果蝇优化算法 Bouc-Wen 压电精密定位平台 辨识
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压电微动平台的精密运动控制
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作者 于保军 司苏美 +1 位作者 林洁琼 靖贤 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第A02期40-42,46,共4页
宏微复合精密定位平台主要应用于微电子制造以实现高速、高精度、大行程定位。压电微动定位平台主要表现出滞后非线性,是实现精密运动控制的巨大障碍。主要针对双光子聚合加工系统中压电微动平台定位精度较低以及会产生抖动等问题进行分... 宏微复合精密定位平台主要应用于微电子制造以实现高速、高精度、大行程定位。压电微动定位平台主要表现出滞后非线性,是实现精密运动控制的巨大障碍。主要针对双光子聚合加工系统中压电微动平台定位精度较低以及会产生抖动等问题进行分析,采用一种新颖的使用具有不确定性和干扰估计的RBF网络自适应鲁棒滑模控制方案,该方案可以实现压电微动定位平台的精确运动控制。并对所辨识的模型采用Matlab的Simulink模块进行仿真,其仿真结果证实了所提出控制方案的优越性,验证了模型的有效性。此外,也验证了存在模型干扰和外部干扰的情况下该控制器具有良好的鲁棒性和自适应能力。报告的RBF网络自适应鲁棒滑模控制方法也可以扩展到其他类型系统的鲁棒控制中。 展开更多
关键词 迟滞非线性 精密运动控制 不确定性和干扰估计 RBF网络自适应鲁棒滑模控制 压电纳米微动定位平台
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基于Hammerstein模型的动态率相关迟滞特性建模及分析 被引量:1
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作者 李亮 喻俊 温盛军 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2022年第6期31-35,共5页
针对压电定位平台在宽频域内存在的复杂输入-输出之间的动态率相关的迟滞非线性特性问题,提出了一种基于Hammerstein模型的动态率相关迟滞非线性建模方法。该模型静态非线性部分使用经典PI(prandtl-shlinskii)模型描述,其权值参数的辨... 针对压电定位平台在宽频域内存在的复杂输入-输出之间的动态率相关的迟滞非线性特性问题,提出了一种基于Hammerstein模型的动态率相关迟滞非线性建模方法。该模型静态非线性部分使用经典PI(prandtl-shlinskii)模型描述,其权值参数的辨识方法为非线性最小二乘法。动态线性部分采用率相关的二阶传递函数表征,分别在输入信号为低频和中高频时建立不同的传递函数,并利用系统工具箱辨识其模型系数。最后通过压电定位实验平台对所建立的动态率相关迟滞模型进行验证。实验结果表明,输入信号在低频和中高频时动态部分传递函数具有明显的率相关特性,所建立的模型能精确描述压电定位平台的动态率相关迟滞特性。 展开更多
关键词 压电定位平台 HAMMERSTEIN模型 PI模型 动态率相关特性 迟滞特性
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