采用改进PI迟滞模型的压电微夹钳前馈控制

为减小压电微定位平台的迟滞误差, 设计前馈控制器对其进行控制. 首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下, 对平台迟滞模型的阈值进行优化, 得到满足模型精度要求的最小算子数, 进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型通过对所建迟滞模型求逆, 设计出平台的前馈控制器; 最后在所设计的前馈控制作用下, 使平台达到5μm理想阶跃值的响应时间为0.01s稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50μm 当期望平台输出最大值为17μm变幅值三角波位移时, 实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为1.15~ -0.05μm. 所设计前馈控制器可有效减小压电微定位平台的迟滞误差.     

压电微动平台的改进PID控制

为使压电微动平台具有良好的静动态特性,即响应快,超调量小,无振荡及稳态误差小,采用比例、积分、微分(PID)控制法来对其进行定位控制。将常规PID控制中积分环节的矩形积分改进为梯形积分,以提高压电微动平台的控制精度;采用微分分离法对常规PID控制中的微分环节进行改进,以使压电微动平台在具有良好稳定性的情况下,具有很快的响应速度。实验验证了压电微动平台改进PID控制的有效性,结果表明,压电微动平台对4μm阶跃参考位移的响应时间为0.05s,输出略有超调,但无振荡,且稳态误差几乎为0;在变幅值三角波及任意波形参考输入作用下,压电微动平台的输出可很好地跟踪输入。     

多层压电执行器输出位移的模糊神经元PID控制

为了提升压电执行器输出位移的性能,该文采用模糊神经元比例、积分、微分(PID)控制器对其输出位移进行控制。首先,分析了压电悬臂梁执行器机电特性,搭建其动力学模型;其次,将模糊算法、神经元、PID三者相结合,设计出一种能快速、精确、抗干扰能力强的控制器;最后,对压电悬臂梁执行器控制系统进行了仿真,并通过实验验证了该控制器的性能。结果表明,压电执行器对5 μm阶跃目标位移的响应时间为0.3 s,且无超调,稳态误差中线由无控制时的0.57~0.66 μm减小为几乎为0;在跟踪由正弦信号、常值信号、斜坡信号所组成的目标位移时,跟踪误差几乎为0。该文所设计控制器可消除压电执行器的定位误差,并使其具有抗干扰能力强,响应迅速,无超调量等优点。