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题名多压电驱动机构机电耦合动力学建模与过驱动控制
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作者
黄涛
王迎斌
林志成
凌明祥
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机构
重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室
重庆大学机械与运载工程学院
苏州大学机电工程学院
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出处
《仪器仪表学报》
北大核心
2025年第4期346-354,共9页
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基金
国家重点研发计划(2022YFB3206700)
国家自然科学基金(52475510)项目资助。
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文摘
多压电驱动是突破纳米压电驱动机构位移行程限制的有效方案,但多压电驱动机构存在固有迟滞非线性、压电驱动之间耦合、非线性与线性耦合、过驱动冗余等问题。针对以上挑战,提出一种多压电并行驱动机构的机电耦合动力学建模与过驱动控制策略。首先,建立Hammerstein结构的机电耦合动力学模型,分别描述多压电驱动机构线性和非线性特性,并相应提出模型线性部分和非线性部分的参数估计方法。其次,提出综合反馈线性化、控制分配算法、上层控制律的总体过驱动控制策略,尤其是提出一种最小二乘控制分配算法,通过分配控制量实现误差序列二范数最小。最后,对所提出的建模与控制方法,分别进行了参数估计实验与过驱动控制实验。其中参数估计实验结果表明所提出的模型输出曲线能够很好拟合多压电驱动机构实验输出曲线,能够有效描述多压电驱动机构迟滞非线性输入输出特性,所提出的参数估计方法能准确估计模型参数。过驱动控制实验结果表明所提出的最小二乘控制分配算法的轨迹跟踪性能优于直接分配和最优分配,特别是期望轨迹为幅值130μm、频率10 Hz的正弦信号时,所提出的最小二乘控制分配算法的精度比直接分配算法提高了56.63%,比最优分配算法提高了47.83%。
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关键词
多压电驱动
迟滞非线性
机电耦合动力学模型
过驱动控制
最小二乘控制分配算法
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Keywords
multi-piezoelectric drive
hysteresis nonlinearity
electromechanical coupling dynamic model
overdrive control
least squares control allocation algorithm
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分类号
TP273.1
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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