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题名基于Maxwell模型的压电驱动系统前馈控制方法
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作者
张萌
刘玉为
吴垚
杨培基
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机构
陕西科技大学机电工程学院
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出处
《陕西科技大学学报》
北大核心
2024年第5期174-183,共10页
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基金
陕西省重点研发计划项目(2024GX-YBXM-209)
陕西省科技厅自然科学基础研究计划项目(2023-JC-QN-0408)
+2 种基金
陕西省教育厅专项科研计划项目(23JK0348)
陕西省教育厅高校青年创新团队计划项目(2024)
陕西省西安市科技计划-高校院所科技人员服务企业项目(2023JH-GXRC-0160)。
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文摘
为了提高外腔可调谐半导体激光器的测量精度,基于Maxwell模型提出了用于消除其压电驱动系统迟滞非线性的前馈控制方法.基于经典Maxwell力学模型,建立了描述非凸、非对称迟滞环的静态迟滞模型;根据频率与位移幅值的关系建立了率相关系数矩阵,与静态迟滞模型耦合得到率相关迟滞模型,实现了不同频率下压电驱动系统迟滞非线性的精准预测;构建了迟滞逆模型,对压电驱动系统进行前馈补偿控制.实验结果表明,率相关迟滞模型具有较高的精度,1 Hz下模型均方根误差为0.049μm, 50 Hz下模型均方根误差为0.252μm.基于迟滞逆模型的前馈控制方法能够明显提高系统输出位移的线性度,增大线性度范围,线性相关系数R2由0.971 58提高到了0.999 77.
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关键词
压电驱动系统
前馈补偿
Maxwell模型
率相关
迟滞逆模型
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Keywords
piezoelectric drive system
feed-forward compensation
Maxwell model
rate-dependent
hysteresis inverse model
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分类号
TH128
[机械工程—机械设计及理论]
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题名压电驱动系统迟滞非线性-机械振动复合控制方法
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作者
张萌
刘玉为
张松林
刘时成
范鹏举
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机构
陕西科技大学机电工程学院
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出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期156-165,共10页
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基金
陕西省自然科学基础研究计划(2023-JC-QN-0408)
陕西高校青年创新团队(2023年)。
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文摘
针对压电驱动系统中普遍存在的非线性及振动问题,提出了一种基于力反馈和输入信号轨迹优化方法的复合控制方法。首先,构建了压电驱动系统的动力学模型,推导了压电驱动器输入电压与力传感器输出电压之间的传递函数。在此基础上,引入积分环节,通过零极点的配置实现了系统阻尼比的主动控制,搭建了力反馈闭环控制系统。对输入信号激振机理进行了溯源分析,提出了基于最小加速度准则的输入信号轨迹优化方法。在此基础上,搭建了压电驱动系统复合控制平台,对控制效果进行了试验验证。试验结果表明,通过复合控制方法50 Hz时的压电驱动系统跟踪误差由9.33%下降为1.87%。与开环位移响应相比,系统跟踪精度提高了约4倍。与仅采用力反馈的闭环控制方法相比,系统跟踪精度提高了约1.6倍。
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关键词
压电驱动系统
迟滞非线性
机械振动
力反馈
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Keywords
piezo-based scanning systems
hysteretic nonlinearity
mechanical vibration
force feedback
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分类号
TH113.1
[机械工程—机械设计及理论]
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