导读:本文包含了压电驱动控制论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:自适应,驱动器,纳米,光学,撞针,快反,单层。
压电驱动控制论文文献综述
姜世平[1]（2019）在《基于两自由度压电驱动快反镜的星光跟踪控制》一文中研究指出为了抑制各种动态干扰对天文望远镜星光观测系统成像质量的影响,建立了基于两自由度压电驱动快反镜的星光跟踪控制系统。控制系统在采用前馈控制补偿压电执行器的迟滞非线性的基础上,构建比例积分微分(PID)反馈控制以增强系统的抗干扰能力。建立了相应的实验系统对该控制系统的有效性进行实验验证。实验结果表明,基于两自由度压电驱动快反镜的星光跟踪控制系统使天文望远镜的最大跟踪误差降低了78.3%。因此,该文建立的星光跟踪控制系统能有效地提高天文望远镜的成像质量。(本文来源于《压电与声光》期刊2019年06期）
曾佑轩,马立,钟博文,孙立宁,汪文峰[2]（2019）在《压电驱动平台的自适应PID控制》一文中研究指出为了辨识出最优的PID控制参数,建立压电驱动平台传动系统的动力学模型;根据压电陶瓷实际的迟滞特性曲线的非对称性,改进为非对称的PI迟滞模型,形成基于改进PI迟滞模型的前馈PID控制。采用基于改进的单神经元自适应PID控制算法和基于BP神经网络的PID控制算法,实现PID参数的在线实时调整。搭建压电陶瓷驱动平台实验系统,并进行闭环控制实验。结果显示,驱动平台在前馈PID控制、单神经元自适应PID控制算法及基于BP神经网络自整定PID控制算法下的平均定位误差分别为16.5 nm,8.3 nm及5.1 nm。自适应PID闭环控制精度优于前馈PID控制,神经网络整定PID控制精度高于单神经元自适应PID控制。(本文来源于《微特电机》期刊2019年08期）
李先峰[3]（2019）在《压电驱动式伺服跟踪转台的摩擦补偿控制研究》一文中研究指出压电马达作为一种新型执行元件,其自身通过逆压电效应产生形变,依靠摩擦机理驱动负载,在尺寸要求严苛、高真空、强磁场等场合下的精密位置控制系统中得以广泛应用。由于航空航天领域的特殊性,相应场景下应用的运动控制机构,面临着精度高、体积小、重量轻、环境适应性强和应用模式多样的挑战,压电马达凭借自身优势,受到了国内外相关学者的广泛关注。但是由于压电马达自身的工作机理,在实际应用过程中仍面临很多具体问题,比如还存在着受摩擦影响严重,跟踪误差尖峰过大,时变性较强等问题,传统的线性控制器已经很难满足压电马达的高精度控制。压电马达分类多样,论文首先对目前国内外压电马达应用及驱动控制的研究现状进行了调研,选取其中一种典型的线性压电马达作为研究对象,从空间激光通信领域的指向、瞄准和跟踪(Pointing,Acquisition and Tracking,PAT)系统中粗跟瞄组件的控制背景出发,针对压电驱动式伺服跟踪转台的工程应用问题,引出了论文的研究意义。本论文针对线性压电马达在转台控制中面临的摩擦、扰动及热漂移等问题,主要开展了以下研究工作:首先,结合典型PAT系统粗跟瞄组件的转台硬件系统设计过程,从压电马达的驱动电路性能以及控制器结构,对压电马达转台系统进行建模,为了更好解释控制过程中出现的“死区”和非线性等现象,从微观粘滑机理仿真分析了线性压电马达的摩擦特性。其次,为了减小控制过程中的位置跟踪误差,特别是在速度过零时刻产生的误差尖峰,对摩擦补偿控制策略进行了研究。对比分析了主流动态摩擦模型的优缺点,建立了带有平滑过渡函数的Generalized Maxwell-slip(GMS)摩擦模型,分别针对预滑和滑动阶段的相关参数进行了辨识和模型校验。给出了辨识模型的前馈摩擦补偿策略,使得误差尖峰得到有效削减,减小了控制过程中的位置跟踪误差。再次,因摩擦依赖时间和位置的变化,为了进一步降低摩擦随机扰动的影响,基于滑模思想,提出了一种自适应非奇异终端滑模的反馈控制器,解决了抖振和边界问题等问题,通过Lyapunov稳定性理论对闭环系统的渐进稳定性进行了证明,使用该方法能够补偿转台在指向、扫描和跟踪等不同工况下运动过程中摩擦、扰动的各种变化。最后,针对线性压电马达在重载大力矩输出的条件下,连续工作过程会因摩擦引起明显发热,进而导致马达自身动态特性发生变化的问题,研究对比分析多种同步驱动策略,提出了一种温度鲁棒控制策略,在明显的温度不确定度下,能够有效抑制系统性能的衰减。本文系统地介绍了压电驱动式伺服跟踪转台的组成、原理和实现方式,围绕线性压电马达高精度跟踪控制应用中摩擦导致的“死区”、非线性扰动、温度漂移等问题,开展了相关多种先进控制方法的研究,提高了系统跟踪控制精度,为压电马达在航空航天领域运动机构中应用提供了重要的指导意义。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)》期刊2019-06-01）
刘伟[4]（2019）在《基于分数阶PI~λD~μ控制器的压电驱动胶体微喷自适应控制技术研究》一文中研究指出粘接剂、底部填充胶等高黏性胶体材料的准确、微量、快速分配是微电子封装领域发展中必不可少的技术手段。随着集成电路的快速发展,在工业中胶体粘度需求越来越高,需要分配的胶滴体积越来越小,甚至达到微纳升级别。微电子封装对胶体分配过程中的分配速度、准确度和精度提出了更高的要求。工业点胶通常采用开环控制方式,存在分配精度低,抗干扰能力差,分配胶体变化时需重新人工校准分配参数等问题,难以完成不同期望体积的快速分配以及对不同尺寸、封装类型芯片的贴装任务,制约了微电子封装领域胶体分配向微量精确、体积可控、快速分配作业的发展进程。因此,非常有必要对胶体分配过程进行研究,实现分配过程参数自调整和体积精确控制。本文针对高黏性胶体材料难以准确微量分配的难题,结合国内外微喷领域的最新研究,发现对于高黏性胶体材料,压电驱动撞针式微喷在准确微量快速分配等方面有着明显的优势。因此,本文开展了压电式胶体微喷控制方法的研究,并设计研制了面向高黏性胶体微量分配的压电驱动撞针式微喷阀。该微喷阀采用压电致动器为驱动元件,具有输出精度高、响应快、易受电压控制等特点。但压电驱动的迟滞非线性特点严重影响了输出准确度。因此,本文以压电式撞针喷射阀为研究对象,以提高压电振动精度和微喷体积准确度为研究目的,针对微喷机构开展改善压电迟滞特性,提高系统自适应控制能力的双闭环控制研究工作。针对微喷阀机构中压电致动器菱形放大机构系统的迟滞性,本文采用了基于神经网络模糊自整定分数阶PI'Dμ的控制方案实现对撞针振幅的精确动态控制:其中,分数阶PIFDμ的控制方法可以有效改善压电致动器等非线性被控对象的迟滞特性,在此基础上将分数阶控制器与模糊控制相结合,可以实现分数阶控制器参数的自整定,进而实时动态地控制压电致动器位移。由于不需要被控对象的数学模型,大大减少了计算量,通过MATLAB中Adaptive Network-based Fuzzy Inference Svstem(ANFIS)模块,将神经网络与模糊控制相结合,经过一定量数据的实验,利用ANFIS工具中神经网络对数据进行训练学习,优化模糊控制规则,生成隶属函数图。下一步,构建内环精确控制撞针振幅、外环实时检测并控制微喷体积的双闭环智能自适应控制方法。研制包含电路控制,气路控制,叁轴运动、温度控制和反馈检测五部分构成的实验平台。其中电路部分由工控机上位机界而控制信号发生板产生电压信号,经功率放大器放大作用于微喷阀。气路部分由气泵产生气压,经过滤组件过滤和电气比例阀调压作用于储胶桶。叁轴运动部分通过运动控制卡控制叁轴联动实现定点点胶;温度控制部分通过PID温度控制器控制喷嘴部分胶体保持恒温环境;检测部分分为测微仪撞针位移检测和天平质量检测。测微仪检测撞针位移数据,天平检测胶滴质量反馈给上位机处理,处理后产生新的控制电压作用于微喷阀精确控制撞针位移和胶滴体积形成闭环控制来实现微量高黏性胶滴的精确快速分配操作。此外运用VC++6.0建立Microsoft Foundation Classes(MFC)上位机界面,实时读取反馈数据,进行相应模糊分数阶PIλDμ的运算并输出控制信号,并且在上位机人机交互界面中,可以设置分数阶PλDμ各个参数的初始值。最后,结合微喷控制系统和微喷阀装置进行实验分析。首先,通过内环撞针振幅进行位移跟随性实验,通过叁角波信号验证模糊分数阶PPλDμ的跟随性;其次,对压电撞针方波信号,在整数阶,分数阶和模糊分数阶条件下设置相同的PID参数,分别获取系统控制下的实时位移以及稳定后方波信号下的位移,并从进入稳定的时间、稳态偏差以及方波位移跟随性这几个方面进行比较。最后结合外环体积检测系统,进行整数阶,分数阶以及模糊分数阶条件下体积的检测。实验证明,在模糊分数阶PIλdμ控制下的压电式撞针阀可以有效控制撞针位移行程,提高输出位移对于方波信号的跟随性以及胶滴体积的控制精度。其中,模糊分数阶PpλDμ控制下的压电式喷射阀位移行程稳定后偏差维持在0.4%以内,稳定后的胶滴体积偏差维持在2.86%以下,降低了压电致动器菱形放大机构的迟滞性,提高了系统的稳定性,能够实现分配过程中参数的自调整和微喷体积精确控制。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-18）
魏伟,夏鹏飞,左敏[5]（2018）在《压电驱动纳米定位台的线性自抗扰控制》一文中研究指出压电驱动的纳米定位系统,磁滞严重降低其定位精度.基于磁滞逆模型的定位控制方法,可提高定位精度.然而,因其对模型依赖大,无法在内、外扰动因素存在时,仍保证良好的定位效果.为此,视磁滞为干扰,设计不基于磁滞及定位系统精确数学模型的自抗扰控制,利用扩张状态观测器主动估计磁滞,并实时补偿之,以保证定位精度.本文分析了扩张状态观测器的收敛性、闭环系统的稳定性;讨论了自抗扰控制参数与纳米定位系统动态响应间的关系;对比了PI控制和自抗扰控制的动态响应、时间与误差绝对值乘积积分、平均绝对误差和均方根误差,数值和实验结果均表明自抗扰控制优于PI控制,证实了自抗扰控制可主动估计磁滞、内部不确定性和外部扰动,在其降低定位精度之前即被补偿、保证良好的定位控制效果.(本文来源于《控制理论与应用》期刊2018年11期）
田立志[6]（2018）在《压电驱动快刀伺服系统的高频响前馈控制及其参数整定方法研究》一文中研究指出随着科技和工业技术的飞速发展,非回转对称零件的应用日益广泛,然而其加工是当前加工领域的难点问题。压电驱动快刀伺服系统(fast tool servo,FTS)可以实现非回转对称零件的精密高效加工,受到了学术界和工业界的广泛关注。在FTS加工过程中,FTS随着机床主轴转动和X轴进给运动进行高速往复运动,其高频响性能决定了机床主轴转速和同等转速下可被加工零件表面形貌的复杂程度,因此高频响性能是FTS加工非回转对称零件的基础。然而压电驱动FTS的高频响性能受制于系统固有的率相关磁滞非线性,率相关磁滞非线性会导致严重的跟踪误差,甚至会导致闭环系统振动、失稳。此外,由外部环境、安装方式以及工作任务等因素导致的模型参数变化也会严重影响系统的高频响性能。以上因素给压电驱动FTS的高频响控制带来了极大的挑战。本论文以压电驱动FTS为研究对象,深入分析了系统的输入输出特性,研究了压电驱动FTS的高频响控制理论和方法,拓展了其在加工制造领域的应用,主要内容如下:针对率相关磁滞非线性的高频响前馈补偿,提出了综合逆前馈补偿法和率相关模型前馈补偿法。在综合逆补偿法中,前馈控制器由动态逆模型和率相关磁滞逆模型组成,其中率相关磁滞逆模型用于减小动态特性补偿误差和补偿磁滞非线性。在率相关模型补偿法中,构建了基于指数函数的率相关模型以减小不完全动态特性补偿所导致的相位滞后。实验结果表明,本章提出的前馈补偿方法可以有效地补偿率相关磁滞非线性,从而提高系统的高频响性能。针对模型参数变化导致的系统高频响性能下降的问题,提出了基于迭代辨识的前馈控制器参数开环整定方法。首先把前馈控制器转化为参数化Wiener模型,基于直接求逆思想,将系统辨识和控制器设计过程转化为面向控制的系统辨识过程。然后针对磁滞非线性与动态特性之间的耦合作用,将参数整定过程分解为动态前馈和磁滞前馈的参数整定,并提出了基于迭代辨识的前馈控制器的参数整定法,给出了确保算法收敛所需要的激励条件。将所提出的参数整定方法用于前馈控制器的参数更新,实现了压电系统的自适应前馈控制。实验结果表明,所提出的参数整定方法可以直接由系统输入输出数据得到前馈控制器参数,相比于基于模型的前馈控制,本章提出的自适应前馈控制可以有效地克服模型参数变化对系统高频响性能的不利影响。针对系统闭环运行时前馈控制器参数整定的问题,提出了基于迭代学习辨识的前馈控制器参数闭环整定方法。由系统当前输入输出数据预测下一次迭代运行时系统跟踪误差,建立了动态前馈参数与跟踪误差之间的函数关系,并通过求解最优化问题得到了动态前馈参数的估计值。基于动态前馈参数的估计值,采用最小二乘法得到磁滞前馈参数估计值,继而通过多次迭代运行实现前馈控制器的参数整定。针对非最小相位系统求逆问题,提出了新的近似稳定逆以确保参数整定过程的稳定性。实验结果表明,所提出的参数整定方法可以在系统闭环运行时实现前馈控制器的参数整定,从而实现系统高频响控制。针对非回转对称零件的加工要求,构建了大行程高频响的FTS系统,并进行了车削验证实验,从而验证了所提出的高频响控制方法的有效性。对所设计的具有位移放大功能的柔性铰链进行数学建模和参数优化,得到一阶固有频率为459 Hz、行程为550μm的大行程高频响伺服刀架。然后将FTS集成在数控车床上,构建了用于非回转对称零件加工的FTS车削系统。最后将本文提出的高频响控制方法用于非回转对称零件的FTS加工。相比于FTS加工中常用的高增益反馈控制和基于磁滞逆模型的前馈反馈控制,采用本文提出的控制方法,正弦曲面的加工轮廓误差分别减小了69.16%、25.42%;椭球面的加工轮廓误差分别减小92.35%、69.16%。(本文来源于《上海交通大学》期刊2018-08-01）
范占斌,戴一帆,关朝亮,铁贵鹏,祁超[7]（2018）在《集成应变反馈层的横向压电驱动变形镜面形预测及闭环控制》一文中研究指出作为校正光学像差的主要器件,横向压电驱动变形镜在自适应光学系统中应用十分广泛。哈特曼等波前传感器通过反射光得到镜面面形,然而并没有直接反映压电陶瓷的工作状态,并且这些波前探测器增加了系统的成本。以单层横向压电变形镜为对象,建立了压电陶瓷驱动器单电极的横向应变与镜面变形之间的映射关系。制备了集成应变层的单电极横向压电变形镜,进行静态面形预测实验。预测结果表明,添加应变反馈层能够预测单电极的影响函数,拟合误差在7.3%以内。模型的主要误差源是压电陶瓷的迟滞非线性,采用PID控制器对变形镜驱动陶瓷的应变输出进行了闭环控制,镜面位移迟滞率降低至1.74%。针对超连续谱光纤激光器像差进行了闭环校正分析,相比于开环和哈特曼的校正结果,校正精度提升至0.79,实现了横向压电变形镜无波前探测校正像差的一种新方式。(本文来源于《仪器仪表学报》期刊2018年06期）
马亦婧[8]（2018）在《压电驱动微定位平台的迟滞补偿控制方法研究》一文中研究指出纳米级压电驱动微定位平台具有体积小巧、响应速度快和驱动力大等优点,应用于微电子制造、超精密加工等领域。由于压电陶瓷存在明显的迟滞非线性,严重影响了定位系统的精度和稳定性。因此,迟滞非线性的处理和控制方法,是微定位平台在实际应用中需要解决的一类关键技术问题。本文以压电驱动微定位平台为研究对象,在自抗扰控制(ADRC)方法基础上,研究迟滞非线性系统的高精度跟踪控制方法。通过改进ADRC,实现有效的迟滞补偿,从而满足平台的高精度定位要求。具体研究内容如下:首先,针对压电微定位系统,采用实验方法测试迟滞现象并分析其特性。结合开环测试结果,分析了迟滞、蠕变等特性的产生原因及表现形式。在分析系统动力学特性的基础上,建立了微定位平台的串联两箱模型,并对模型线性部分参数进行了辨识,为后续控制算法的设计提供模型基础。然后,提出一种ADRC的鲁棒保性能设计方法。通过在ADRC框架中引入积分环节,定量地表示误差积分。利用Lyapunov定理,给出了闭环系统的鲁棒稳定条件。引入包含误差积分的保性能指标衡量控制器的性能,通过求解嵌套优化问题得到最小保性能指标下的最优控制器参数,从而避免了参数试凑,并且在不增加控制器设计难度的情况下,改善各种不确定因素下的控制性能。通过仿真和压电微定位系统实验,验证了该方法优越的抗扰性能。其次,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)微分估计的复合ADRC。根据干扰观测器(DOB)中构建标称模型逆模型用于扰动观测的原理,结合ADRC中把串联积分系统视作对象标准型、其余部分视作扰动的思想,提出了ESO微分估计方法,对系统输出进行微分估计,即构造串联积分系统的逆模型。基于ESO微分估计方法,实现了比ADRC中更精确的扰动观测。进一步设计了基于ESO微分估计的复合ADRC。该方法在压电微定位系统进行了应用,实验结果表明其能有效提升ADRC的动态性能与抗扰性能。最后,针对压电微定位平台周期扫描的应用需求,提出了面向周期扰动的重复控制方法。将改进的ADRC转化为两自由度结构,并插入重复控制器,利用小增益定理得出闭环稳定性条件。采用分离设计原则,在完成原有改进的ADRC的设计的基础上,求出满足稳定性条件的重复控制器参数。针对压电微定位重复控制系统开展实验研究,验证了其在周期信号激励下的良好的控制性能。(本文来源于《华侨大学》期刊2018-04-01）
王晓明[9]（2018）在《压电驱动柔性翼面的优化设计与变形控制方法》一文中研究指出高空长航时无人机普遍采用大展弦比机翼以提高气动效率和结构效率,而大展弦比机翼往往具有较大柔性、气动弹性问题突出,不利于无人机飞行稳定性和操纵性。主动气动弹性控制技术为解决这类柔性机翼的气动弹性问题提供了新思路。其中智能压电材料因其具有响应速度快、带宽高、分布灵活、时滞小等多方面的优势,在机翼主动控制中得到广泛应用。新型的压电纤维复合材料可以提供更大的驱动应变、更好的柔韧性和各向异性驱动特性。压电驱动的柔性机翼翼面能够主动利用而不是抵抗结构柔性和气动弹性效应,从而可以降低机翼重量、提高结构适应性和可靠性。利用翼面变形产生的附加气动力还可以实现无人机的飞行控制。压电驱动柔性翼面的动力学模型涉及结构动力学、非定常气动载荷和压电驱动作用及其相互间的复杂耦合作用。为充分利用压电纤维作动器的驱动能力,增强主动气动弹性控制能力,需对这类主动翼面进行优化设计,主要包括作动器优化配置和气动弹性裁剪。要实现更好的翼面变形效果,不仅要实现静态变形控制,还需研究动态变形控制,以满足变形过程的动态性能要求。此外,研究如何利用翼面主动变形实现无人机飞行控制也至关重要。本文以一个大展弦比机翼的简化翼面结构为对象、以新型压电纤维复合材料为作动器,研究这类压电驱动柔性翼面的耦合动力学建模、优化设计、动态变形控制及其在无人机滚转姿态控制中的应用。本文的主要研究内容包括:(1)压电驱动柔性翼面的结构/气动/控制耦合动力学建模。首先建立了压电驱动柔性翼面的结构有限元模型,并通过MFC驱动的悬臂铝板的静态变形控制试验验证了模型的准确性。基于片条原理和二元机翼Theodorsen气动力理论建立了非定常气动力载荷模型,并推导了时域气动力表达式。给出了压电驱动翼面的结构/气动/控制耦合动力学模型,并进行了模型降阶,最后得到了状态空间形式的主动气动弹性控制方程。(2)作动器优化配置与结构/作动器一体化设计。分析了压电纤维朝向、铺设方式对压电纤维作动器驱动特性的影响,结果表明双层反对称铺设方案能够实现更好的翼面变形控制。分别以系统可控度和H_∞范数为目标函数,提出了面向翼面结构控制和升力控制的作动器优化配置。利用遗传算法同时对作动器铺设位置、压电纤维朝向进行了优化,并分析了飞行速度、飞行高度、作动器个数和尺寸对配置结果的影响。进一步,结合作动器优化配置和气动弹性裁剪,提出了压电驱动复合材料翼面的结构/作动器一体化设计方法,在气动弹性稳定性约束下对翼面基体铺层角度、作动器铺设位置和压电纤维朝向进行协同优化,并分析了颤振速度约束、铺层角间隔以及铺层数对一体化设计结果的影响。最后,结合实际应用给出了压电驱动复合材料翼面的一体化设计方案。(3)压电驱动翼面的动态变形控制系统设计。以提高翼面升力特性为控制目标,提出了考虑振动抑制的终端变形控制和轨迹跟踪动态变形控制方法。针对一些简单的电压加载方式易导致翼面结构瞬态、残余振动和气动力振荡的问题,提出了考虑振动抑制的终端变形控制方法。采用二次规划法得到了最优电压加载时间历程,有效抑制了翼面变形过程的振动,实现了连续、光滑的增升过程,进一步结合LQ、H_∞调节器实现了闭环控制,提高了控制系统抗干扰能力。研究了面向轨迹跟踪的动态变形控制,设计了基于二次规划法的跟踪控制器和有限时长的时变LQG跟踪控制器,实现了预期的翼面动态变形过程。(4)基于压电驱动翼面变形的滚转姿态控制。考虑了翼面变形和无人机滚转机动间的耦合作用,建立了“准坐标系”下面向滚转控制的刚柔耦合动力学模型。仿真结果表明,电压加载方式对于滚转姿态控制效果具有重要影响,刚柔耦合效应会加剧翼面的弯曲振动。利用本文所提出的电压加载时间历程优化方法能够实现较好的滚转姿态控制效果。设计了有限时长的时变LQG滚转率跟踪控制系统,对预设的滚转率变化参考轨迹实现了有效地跟踪。(本文来源于《大连理工大学》期刊2018-03-01）
李春霞[10]（2017）在《压电驱动二维纳米定位平台的高速栅格扫描运动控制方法研究》一文中研究指出压电陶瓷驱动纳米定位平台在精密装备中广泛应用,其已成为原子力显微镜(AFM)的关键部件。纳米科技的快速发展对AFM成像速度的要求越来越高,当前高速AFM发展的关键在于保证压电陶瓷驱动纳米定位平台XY平面的高速精密栅格扫描运动。而纳米定位平台的低谐振频率是限制其运动速度的根本因素,目前已有的高刚度柔顺机构设计往往以损失平台的运动行程为代价。平台机械结构的低阻尼谐振模态产生了低增益裕量问题,限制了闭环控制带宽,制约了平台运动速度的提升。压电陶瓷驱动器存在复杂的磁滞非线性,且高频时与系统振动特性耦合,严重影响了平台的运动精度。纳米定位平台X/Y轴间的交叉耦合也限制了其双轴栅格扫描运动精度的提升。本学位论文以压电陶瓷驱动纳米定位平台为研究对象,深入研究了二维高带宽纳米定位平台的机构设计、磁滞非线性补偿、谐振振动抑制以及交叉耦合控制的理论和方法,旨在实现压电陶瓷驱动二维纳米定位平台的高速栅格扫描运动,为其应用于高速AFM提供了基础。论文的主要研究内容如下:设计了压电陶瓷驱动二维并联高带宽纳米定位平台。为实现结构上完全解耦,采用了四组柔性铰链模块对称布局的机械结构。利用卡式定理建立了平台的静力学与动力学模型,以提高机构一阶谐振频率为目标,以平台行程、柔性单元应力满足工作条件为约束,进行了柔顺机构结构参数优化设计。进一步,采用有限元方法对平台性能进行了仿真验证。最后,加工了平台模型并搭建了实验系统对其性能进行实验验证。实验结果表明,所设计的纳米定位平台同时取得了较高的谐振频率、相对较大的行程以及接近解耦的优良性能。针对纳米定位平台栅格扫描运动时需要跟踪的周期性叁角波路径,给出了一种磁滞分解方法,并理论分析得出在周期性输入信号下磁滞非线性对系统的影响可视为周期性干扰。提出了采用改进型重复控制通过抑制周期性干扰来直接消除磁滞非线性,从而避免了磁滞建模及求逆的复杂过程。该方法可以同时补偿由系统振动特性引起的跟踪误差,解决了磁滞非线性与系统振动特性在高频时耦合作用的问题。此外,改进型重复控制改善了传统重复控制对非周期干扰放大的问题。实验结果表明,所提出的控制器有效补偿了由磁滞非线性及振动特性引起的跟踪误差,实现了纳米定位平台对于高频叁角波的精密跟踪。实验分析得出在叁角波路径下磁滞非线性对系统的影响主要分布于叁角波奇次谐波分量处。结合磁滞分解,提出将磁滞非线性视为系统奇次谐波周期性干扰,采用奇次谐波重复控制来抑制磁滞非线性,从而省去了磁滞建模及求逆过程。该方法同样实现了对磁滞非线性与系统振动特性的同时补偿。对奇次谐波重复控制进行了改进以适用于压电陶瓷驱动纳米定位平台的非最小相位特性,并给出了稳定性与鲁棒稳定性定理。相对于传统重复控制,该方法内存使用量减半,更利于实际应用。实验结果表明,所设计的控制器实现了纳米定位平台对叁角波路径的高精度、快速跟踪。提出了递归时滞位置反馈的新型主动阻尼控制方法,并以此为基础设计了双闭环结构的高带宽控制策略。其中,递归时滞位置反馈控制器置于内环,用于抑制平台的谐振振动。为了分析由递归时滞位置反馈引入的中立型时滞系统,提出了一种求解中立型时滞微分方程的数值积分方法,并通过对系统最右极点优化配置来确定控制器参数。对于抑制谐振振动后的系统,在外环设计了高增益位置跟踪控制器,减小由磁滞非线性、模型不确定性及外界干扰引起的跟踪误差。实验结果表明,所提出控制器有效提升了系统控制带宽,实现了高精度运动控制,同时对系统谐振频率变化具有鲁棒性。针对纳米定位平台栅格扫描运动中快轴对慢轴的耦合影响,提出了一种基于改进型重复控制的耦合补偿方法。实验分析发现,在栅格扫描运动中快轴对慢轴的耦合影响可视为慢轴输出端的周期性干扰。因此,在慢轴输入为0、快轴跟踪叁角波时,对慢轴采用改进型重复控制“训练”、获取耦合补偿控制信号。进一步,当平台进行栅格扫描运动时,将耦合控制信号以前馈方式输入给慢轴,从而实现对快轴耦合影响的补偿。该方法避免了耦合频响辨识及建模,应用更为容易。实验结果验证了所提出的耦合控制方法有效减小了由快轴耦合引起的慢轴跟踪误差,并显着提升了二维平台高速栅格扫描运动精度。(本文来源于《上海交通大学》期刊2017-07-01）
压电驱动控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了辨识出最优的PID控制参数,建立压电驱动平台传动系统的动力学模型;根据压电陶瓷实际的迟滞特性曲线的非对称性,改进为非对称的PI迟滞模型,形成基于改进PI迟滞模型的前馈PID控制。采用基于改进的单神经元自适应PID控制算法和基于BP神经网络的PID控制算法,实现PID参数的在线实时调整。搭建压电陶瓷驱动平台实验系统,并进行闭环控制实验。结果显示,驱动平台在前馈PID控制、单神经元自适应PID控制算法及基于BP神经网络自整定PID控制算法下的平均定位误差分别为16.5 nm,8.3 nm及5.1 nm。自适应PID闭环控制精度优于前馈PID控制,神经网络整定PID控制精度高于单神经元自适应PID控制。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
压电驱动控制论文参考文献
[1].姜世平.基于两自由度压电驱动快反镜的星光跟踪控制[J].压电与声光.2019
[2].曾佑轩,马立,钟博文,孙立宁,汪文峰.压电驱动平台的自适应PID控制[J].微特电机.2019
[3].李先峰.压电驱动式伺服跟踪转台的摩擦补偿控制研究[D].中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所).2019
[4].刘伟.基于分数阶PI~λD~μ控制器的压电驱动胶体微喷自适应控制技术研究[D].山东大学.2019
[5].魏伟,夏鹏飞,左敏.压电驱动纳米定位台的线性自抗扰控制[J].控制理论与应用.2018
[6].田立志.压电驱动快刀伺服系统的高频响前馈控制及其参数整定方法研究[D].上海交通大学.2018
[7].范占斌,戴一帆,关朝亮,铁贵鹏,祁超.集成应变反馈层的横向压电驱动变形镜面形预测及闭环控制[J].仪器仪表学报.2018
[8].马亦婧.压电驱动微定位平台的迟滞补偿控制方法研究[D].华侨大学.2018
[9].王晓明.压电驱动柔性翼面的优化设计与变形控制方法[D].大连理工大学.2018
[10].李春霞.压电驱动二维纳米定位平台的高速栅格扫描运动控制方法研究[D].上海交通大学.2017
论文知识图
