第22卷
第3期
2014年3月
文章编号
1004924X(2014)03-0616-10
光学精密工程
Optics and Precision Engineering
Vol.22
S"ON Mar.2014
压电作动器的率相关迟滞建模与跟踪控制
王钰锋"，郭咏新1,2*，毛剑琴2
（1.空军大连通信士官学校，辽宁大连116600；
2.北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191）
摘要：为了降低率相关迟滞特性对压电作动器的影响，研究了基于Hammerstein模型的建模方法和实时跟踪控制策略。 nousInputARX)表示动态线性部分，建立了能够措述压电作动器率相关遇滞特性的Hammerstein模型。基于所建 Hammerstein模型，设计了基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略，最后，设计并实现了基于前馈逆补偿和 PI反馈的复合控制策略来对比和验证所设计的控制策略的有效性，验证实验显示：采用文中设计的控制策略实时跟踪 100Hz以内，幅值为11μm的单一频率信号和扫频信号以及变幅值的复合频率信号和正弦扫描信号时，均方根误差为 0.2808~0.4373μm，相对误差为0.0165～0.0244，并且具有良好的实时性能。与基于前馈逆补偿和PI反馈的复合
控制策略相比，提出的基于前馈自适应逆补偿和PI反馈的复合控制策略具有更高的跟踪精度。关键词：压电作动吕；率相关远滞，Hammerstein模型；自适应逆；复合控制
中图分类号：TN384
文献标识码：A
doi;10.3788/OPE.20142203.0616
Rate-dependentmodeling and tracking control of
piezoelectricactuators
WANG Yu-feng',GUO Yong-xin'.2·,MAO Jian-qin
(1.DalianAirForceCommunicationNCOAcademy,Dalian116600,China;
2.School of Automation Science and Electrical Engineering
Beihang University,Beijing 100191, China)
Correspondingquthor,E-mail:guoyong.xinl979@126.com
Abstract: A modeling method and a real-time trajectory tracking control strategy were proposed based on Hammerstein model to overcome the effect of rate-dependent hysteresis on piezoelectric actuators. First, by using modified Prandtl-Ishlinski( MPI) model and the Autoregressive Model with Exoge-nous Input(ARX) to represent the static nonlinear part and the linear dynamic part of the Hammer-stein model, respectively, a Hammerstein model was proposed to describe the rate-dependent hystere-sis of piezoelectric actuators. Then, based on the proposed Hammerstein model,a compound control strategy with feed-forward adaptive inverse compensation and PI feed-back was designed. Finally, to verify the effectiveness of the proposed control strategy, a compound control strategy with feed-for-
收稿日期：2013-09-30；修订日期：2013-11-05
基金项目：国家自然科学基金重点项目（No.91016006，No.91116002)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项
目（NO.30420111109，30420120305）；新能源电力系统国家重点实验室开放课题（NO.LAPS13019）