1 华东理工大学 机械与动力工程学院, 上海 200237
2 美国哥伦比亚大学 机械工程系, 美国 纽约 10027
3 萨斯喀彻温大学 机械工程系, 加拿大 萨斯卡通 250101
提出了逆Bouc-Wen前馈控制与反馈控制相结合的复合控制算法, 用于改善压电陶瓷驱动器对目标轨迹的跟踪性能。建立了压电陶瓷驱动器的Bouc-Wen迟滞动力学模型, 并用粒子群算法(PSO)对该模型的参数进行识别。基于Bouc-Wen迟滞模型, 提出了逆Bouc-Wen前馈补偿控制。最后, 为消除迟滞模型的不确定性, 引入比例积分(PI)反馈控制, 并与前馈补偿控制构成复合控制算法。建立了基于dSPACE实时系统的压电陶瓷驱动实验平台, 迟滞实验结果表明: 压电陶瓷的迟滞误差量几乎为0, 线性度高达96.5%; 目标轨迹跟踪实验结果表明: 复合控制算法的最大跟踪误差为0.180 5 μm, 均方根(RMS-Root mean square)跟踪误差为0.055 4 μm, 跟踪精度达到了10－8 m。相比于开环控制、前馈控制及PI反馈控制, 提出的复合控制算法能够基本消除压电陶瓷的迟滞非线性, 同时具有很好的轨迹跟踪性能。
压电陶瓷驱动器 参数辨识 复合控制 轨迹跟踪 Bouc-Wen模型 piezoelectric actuator parameter identification feed-forward control trajectory tracking Bouc-Wen model
