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大行程磁阻驱动微定位平台及其轨迹跟踪控制
1
作者
张旭
陆晓伟
赖磊捷
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期2852-2861,共10页
麦克斯韦磁阻驱动器克服了传统压电陶瓷驱动器行程小及音圈电机推力密度和效率低等难题,在大行程高速微纳米定位中具有极大的应用潜力。设计了一种基于麦克斯韦磁阻驱动的大行程二自由度柔顺微定位平台,并对其进行了高性能轨迹跟踪控制...
麦克斯韦磁阻驱动器克服了传统压电陶瓷驱动器行程小及音圈电机推力密度和效率低等难题,在大行程高速微纳米定位中具有极大的应用潜力。设计了一种基于麦克斯韦磁阻驱动的大行程二自由度柔顺微定位平台,并对其进行了高性能轨迹跟踪控制。该定位平台由2个永磁偏置的麦克斯韦磁阻驱动器和二自由度并联解耦柔性导向机构组成,平台利用磁阻驱动器的非线性负刚度来部分补偿柔性导向机构的弹性恢复力,有效提高了运动行程和能量传递效率,使其在±2 mm行程范围内的所需推力从±120 N减少至±24 N。轨迹跟踪控制方面,为补磁阻驱动器偿驱动器软磁材料冲磁带来的磁滞非线性,利用逆Prandtl-Ishlinskii磁滞模型构建了率相关磁滞补偿控制器并将其置于前馈回路中。为解决平台低阻尼谐振及动力学模型不一致等问题,设计了含分数阶相位超前环节的PI反馈控制器以完成对系统开环频率特性的灵活调整,实现了对平台的高精度轨迹跟踪控制,有效减小了系统的跟踪误差。对2 mm幅值、1 Hz和10 Hz频率的三角波信号进行轨迹跟踪所得到的均方根误差分别为0.013 mm和0.017 mm。
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关键词
微纳米定位
麦克斯韦磁阻驱动器
柔性机构
磁滞
分数阶控制
轨迹跟踪控制
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职称材料
题名
大行程磁阻驱动微定位平台及其轨迹跟踪控制
1
作者
张旭
陆晓伟
赖磊捷
机构
上海工程技术大学机械与汽车工程学院
华立科技股份有限公司
出处
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第9期2852-2861,共10页
基金
国家自然科学基金(U2013211)
上海市自然科学基金(21ZR1426000)
机械系统与振动国家重点实验室课题资助项目(MSV202210)。
文摘
麦克斯韦磁阻驱动器克服了传统压电陶瓷驱动器行程小及音圈电机推力密度和效率低等难题,在大行程高速微纳米定位中具有极大的应用潜力。设计了一种基于麦克斯韦磁阻驱动的大行程二自由度柔顺微定位平台,并对其进行了高性能轨迹跟踪控制。该定位平台由2个永磁偏置的麦克斯韦磁阻驱动器和二自由度并联解耦柔性导向机构组成,平台利用磁阻驱动器的非线性负刚度来部分补偿柔性导向机构的弹性恢复力,有效提高了运动行程和能量传递效率,使其在±2 mm行程范围内的所需推力从±120 N减少至±24 N。轨迹跟踪控制方面,为补磁阻驱动器偿驱动器软磁材料冲磁带来的磁滞非线性,利用逆Prandtl-Ishlinskii磁滞模型构建了率相关磁滞补偿控制器并将其置于前馈回路中。为解决平台低阻尼谐振及动力学模型不一致等问题,设计了含分数阶相位超前环节的PI反馈控制器以完成对系统开环频率特性的灵活调整,实现了对平台的高精度轨迹跟踪控制,有效减小了系统的跟踪误差。对2 mm幅值、1 Hz和10 Hz频率的三角波信号进行轨迹跟踪所得到的均方根误差分别为0.013 mm和0.017 mm。
关键词
微纳米定位
麦克斯韦磁阻驱动器
柔性机构
磁滞
分数阶控制
轨迹跟踪控制
Keywords
micro/nanoposition
Maxwell reluctance actuator
flexible mechanism
hysteresis
fractional order control
trajectory tracking control
分类号
TM352 [电气工程—电机]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
大行程磁阻驱动微定位平台及其轨迹跟踪控制
张旭
陆晓伟
赖磊捷
《北京航空航天大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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