针对传统Prandtl-Ishlinskii(PI)模型不能反映压电式气体比例阀迟滞非对称特性而导致其补偿控制精度难以提高的问题, 提出了一种改进的PI模型, 通过添加3次多项式使其能拟合压电式气体流量比例控制阀的非对称迟滞曲线。利用改进的自适应粒子群遗传算法辨识所需的模型参数, 模型相对误差为0.007 3%, 并将模型用于前馈补偿控制。实验结果表明, 基于迟滞模型的前馈补偿控制可显著提高压电式气体比例阀输出流量控制的快速性, 调节时间降低了60%。

针对制导炮弹周期性滚转产生的俯仰和偏航通道之间的交叉耦合效应，采用前馈补偿法解耦结合PID控制器设计了解耦控制算法。建立自旋制导炮弹数学模型，求解得到俯仰和偏航方向的传递函数，利用相对增益判定耦合度并采用前馈补偿法进行解耦，运用PID控制结合前馈补偿器设计制导炮弹的解耦控制系统,该方法简化了控制器，实现了对制导炮弹强耦合系统的解耦。经数值仿真分析可知，所设计的控制方法在强耦合和参数摄动下，具有快速响应能力、较高指令跟踪精度和强鲁棒特性，实现了系统解耦，满足系统性能要求。

为了有效补偿压电陶瓷的迟滞非线性, 提出了基于STOP算子的改进PI模型以改善传统基于PLAY算子的PI模型解析求逆的复杂过程以及通过插值算法求逆的大量耗时。介绍了传统的基于PLAY算子和基于STOP算子的PI模型, 然后基于STOP算子的叠加形式建立了以预期位移为输入, 以控制电压为输出的PI模型, 并将这一模型直接作为前馈控制器补偿压电陶瓷的迟滞效应。为了更好地平衡全局寻优与局部寻优能力, 对粒子群优化算法进行了改进, 利用其辨识出各算子的权值。最后, 利用实验的方法验证了改进的PI模型对迟滞非线性的补偿效果。进行了两组实验测试, 结果显示: 无论对于规律变化还是随机变化的输入, 提出的改进PI模型都可以很好补偿迟滞非线性, 跟踪误差可控制在1%以内。因此, 基于STOP算子的改进PI模型在压电陶瓷控制领域中具有很好的实用价值。