检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2017年第1期38卷 136-142页

作者：田雷陈俊杰崔玉国马剑强宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系合肥230027

压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用pi迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立pi迟滞数学模型... 详细信息

压电非线性迟滞导致压电变形镜的开环控制精度及闭环工作带宽降低,限制了其在自适应光学系统中的应用。为克服迟滞影响,提出采用pi迟滞模型描述单压电变形镜的迟滞非线性特性,实现单压电变形镜的高精度开环控制。首先建立pi迟滞数学模型,利用最小二乘法辨识pi迟滞模型的权值,计算出pi逆模型的权值和阈值,从而获得消除迟滞后的变形镜控制电压;接着搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试平台,采用单压电变形镜的环形致动器进行离焦面形的开环控制实验。实验结果表明,经过迟滞消除后变形镜的电压-变形迟滞由9.3%降低到1.2%,离焦面形的开环重构精度提高70%以上,证明该迟滞模型可有效应用于单压电变形镜的开环控制。

关键词：单压电变形镜 pi迟滞模型开环控制波前校正离焦像差

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基于pi迟滞模型的压电变形镜控制技术研究

基于PI迟滞模型的压电变形镜控制技术研究

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作者：田雷宁波大学

学位级别：硕士

自适应光学通过控制变形镜镜面形貌来实时补偿光学像差,在天文观测、生物技术、激光工业、视网膜成像及激光通信等方面具有广阔的应用前景。压电变形镜由于其具有分辨率高、响应速度快、驱动力大等优点,得到广大研究人员的青睐,但是压... 详细信息

自适应光学通过控制变形镜镜面形貌来实时补偿光学像差,在天文观测、生物技术、激光工业、视网膜成像及激光通信等方面具有广阔的应用前景。压电变形镜由于其具有分辨率高、响应速度快、驱动力大等优点,得到广大研究人员的青睐,但是压电变形镜的迟滞非线性直接导致了系统开环控制精度及闭环工作带宽的降低。本文的研究目的是对压电变形镜的迟滞非线性特性进行消除,主要分以下几方面:(1)首先对压电变形镜的迟滞非线性进行了分析,同时基于迟滞非线性模型控制方法,详细描述了pi迟滞模型,给出了迟滞模型参数选取和辨识的方法以及pi逆模型的计算。(2)其次搭建了基于哈特曼波前传感器的自适应光学测试实验系统。利用pi迟滞模型建立环形致动器的迟滞模型,通过最小二乘法优化算子数,当算子数为9个时综合性能较好。对离焦面形进行前馈控制,实验结果表明:经过迟滞消除后环形致动器迟滞由9.3%降低到1.2%。对于幅值为变幅值三角波(最大幅值为0.43μm)的离焦面形,其重构误差的RMS值由迟滞消除前的14.6 nm下降为迟滞消除后的4.0 nm,重构精度提高72.6%。对于随机幅值的离焦面形重构,误差面形的RMS值从迟滞消除前的13.7 nm下降为迟滞消除后的3.5 nm,重构精度提高了74.5%。(3)最后对于19单元压电变形镜,利用pi迟滞逆模型计算其控制电压,实现对压电变形镜的迟滞消除。实验结果表明:经过迟滞消除后变形镜的迟滞量由近10%降低到1%左右。在重构经典像差时,对于随机幅值的Z3像散面形重构,重构误差的RMS值从迟滞消除前的14.4 nm下降到迟滞消除后的2.4nm,重构精度提高83.3%。对于随机复杂面形(Z3,Z4,Z5和Z6的系数最大分别为0.25,0.2,0.25和0.1μm)的重构,误差系数分别从-12.2,-12.4,-7.0和-10.8 nm下降到-6.4,-6.4,-2.4和-6.5 nm,精度提高在50%左右。

关键词：压电变形镜 pi迟滞模型自适应光学前馈控制波前校正

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基于pi模型的压电陶瓷执行器迟滞特性建模

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微计算机信息 2008年第4期24卷 282-284页

作者：郭国法党选举陕西科技大学陕西712081 桂林电子科技大学智能系统与工业控制研究室广西桂林市541004

pi模型是一种运算量小,容易求逆并可用于实时控制系统中的迟滞模型。它是与输入信号频率无关的静态模型。而压电陶瓷表现为与输入频率有关的动态迟滞特性。对pi模型进行改进,引入惯性环节,增加迟滞元的动态特性,提出了动态pi迟滞模型。... 详细信息

pi模型是一种运算量小,容易求逆并可用于实时控制系统中的迟滞模型。它是与输入信号频率无关的静态模型。而压电陶瓷表现为与输入频率有关的动态迟滞特性。对pi模型进行改进,引入惯性环节,增加迟滞元的动态特性,提出了动态pi迟滞模型。实验结果表明,改进的pi动态模型能很好地逼近压电陶瓷的位移输出信号,并具有较高的模型预测精度。

关键词： pi迟滞模型动态迟滞元动态迟滞特性压电陶瓷执行器

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基于改进pi模型的压电陶瓷动态迟滞建模

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科技风 2015年第16期 7 23-7 23页

作者：宋籽勃沈阳工业大学信息科学与工程学院

Prandtl-Ishlinskii模型属于Preisach模型的子模型(简称pi模型),采用了斜坡函数来代替Preisach模型中的阶跃函数,具有运算量小、结构简单、具有解析解、便于求逆等特点。但是经典的pi模型的算子是关于模型原点奇对称的,而实际使用的压... 详细信息

Prandtl-Ishlinskii模型属于Preisach模型的子模型(简称pi模型),采用了斜坡函数来代替Preisach模型中的阶跃函数,具有运算量小、结构简单、具有解析解、便于求逆等特点。但是经典的pi模型的算子是关于模型原点奇对称的,而实际使用的压电材料的实测迟滞曲线大都是非奇对称的,同时pi模型的输出位移量大小不随输入电压频率的变化而变化,而压电陶瓷的输出位移量随输入电压频率的变化而变化。单纯依赖pi模型,无法描述压电陶瓷的特性。为此,本文通过对pi模型进行改进,改善pi模型的非奇函数特性,引入惯性环节,增加迟滞元的动态特性。结果表明,改进的pi动态模型能很好地逼近压电陶瓷的位移输出信号,并具有较高的模型预测精度。

关键词： pi迟滞模型动态迟滞元动态迟滞特性压电陶瓷执行器

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压电微动工作台的动态迟滞模型

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光学精密工程 2009年第3期17卷 549-556页

作者：张栋张承进魏强山东大学控制科学与工程学院山东济南250061 泰山学院物理与电子科学系山东泰安271021

为实现压电微动工作台的快速准确运动定位,研究了其运动定位模型。压电工作台的运动定位精度主要受工作台动态特性和迟滞特性的影响,在介绍这两类典型特性模型及其适用范围的基础上,提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的... 详细信息

为实现压电微动工作台的快速准确运动定位,研究了其运动定位模型。压电工作台的运动定位精度主要受工作台动态特性和迟滞特性的影响,在介绍这两类典型特性模型及其适用范围的基础上,提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型,并给出了采用Prandtl-Ishlinskii(pi)迟滞算子的动态迟滞模型参数辨识途径。以TRITOR100型压电工作台为例进行实验研究,结果表明:当压电工作台在30μm的定位范围内以±900V/s的输入电压速率进行快速运动定位时,动态迟滞模型的模型精度比以往常用的线性动态模型和迟滞模型有较大提高,其平均误差为0.16μm,最大误差为0.38μm,为高性能运动定位工作台控制系统的设计提供了模型基础。

关键词：压电微动工作台运动定位动态迟滞模型 pi迟滞模型扫描探针显微镜

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基于pi建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略

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工程科学与技术 2024年第1期56卷 11-21页

作者：张琴张蒸忠洪逸帆顾邦平胡雄上海海事大学物流工程学院上海201306

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精... 详细信息

海上起重船受风、浪、涌影响会产生剧烈的船舶姿态变化,造成起重机和货物的位姿变化,对货物和人员存在安全隐患,波浪补偿平台的稳定性控制能有效减少复杂海况下船舶运动对海上作业安全性、稳定性和精准性的影响,对浮式起重船海上设备精准装载作业极其重要。针对补偿平台的迟滞非线性导致的建模困难和控制不精确问题,本文提出基于pi(Prandtle–Ishlinskii)建模和反步滑模控制的主动波浪补偿策略。首先,通过实验得到补偿系统的迟滞效应曲线,分析系统迟滞环建立pi迟滞模型,并采用递推最小二乘法辨识模型的各个参数,从而求得系统模型。然后,基于李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性设计反步控制补偿方法,并结合滑模控制规律加快初始控制速度。最后,将反步滑模法应用于补偿系统,采用MATLAB软件仿真在规则波和不规则波下的响应来验证算法和模型的正确性,并在工控机中用C#编写控制程序,驱动运动控制卡控制伺服电机带动电缸进行补偿运动,同时通过传感器采集系统运动的实时数据,并反馈给工控机形成闭环,以期验证补偿平台在补偿规则波和不规则波下的补偿效果。实验结果表明,所建立的斯图尔特(Stewart)浮式平台中,pi迟滞模型具有良好的精度,反步终端滑模控制算法在Stewart平台的实际控制中能够很好地补偿波浪运动,相比比例–积分–微分控制(piD)、反步法、强化学习等控制方法,反步终端滑模方法能快速较好跟踪期望位移,补偿精度达到0.9729。

关键词：主动波浪补偿 pi迟滞模型反步终端滑模控制斯图尔特浮式平台

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基于神经网络和迟滞模型的压电变形镜控制方法研究

基于神经网络和迟滞模型的压电变形镜控制方法研究

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作者：杨宗峰宁波大学

学位级别：硕士

自适应光学技术是对外界光学波前像差进行实时测量反馈,并通过控制系统驱动变形镜的镜面形貌产生相应变形,实现对波前畸变的实时校正,从而提高系统的分辨率。最初,自适应光学系统被用在天文观测上,以补偿大气湍流对光学成像的影响,目前... 详细信息

自适应光学技术是对外界光学波前像差进行实时测量反馈,并通过控制系统驱动变形镜的镜面形貌产生相应变形,实现对波前畸变的实时校正,从而提高系统的分辨率。最初,自适应光学系统被用在天文观测上,以补偿大气湍流对光学成像的影响,目前已在很多方面得到了普遍的应用,比如天文观测、激光加工、视网膜成像等。压电变形镜因其显著的性能优势,在自适应光学系统中得到普遍的应用,但是压电陶瓷自身所固有的迟滞非线性特性严重影响了自适应光学系统的控制性能。本文的研究目的旨在对压电变形镜的迟滞非线性进行消除或补偿,从而提高压电变形镜的控制精度和效率。主要内容如下所示:(1)针对压电变形镜的迟滞非线性特性进行研究分析,详细描述了PrandtlIshlinskii(pi)迟滞模型和基于pi迟滞算子的Back-Propagation(BP)神经网络模型的建模过程并求取其逆模型,同时根据压电变形镜的常规控制方案,明确了带迟滞补偿的压电变形镜的控制方案。(2)搭建了基于哈特曼波前传感器实时反馈的自适应光学系统实验测试平台。利用实验平台采集了压电变形镜的迟滞特性曲线,并对压电变形镜的多个致动器分别建立迟滞模型及逆模型。建立的pi迟滞模型可以很好的拟合实测迟滞曲线,中心致动器拟合误差范围为-2.5～2.3 nm。基于pi迟滞算子的BP神经网络同样可以很好的拟合实测迟滞曲线,中心致动器的拟合误差的均方根(Rootmean-Square,RMS)值为1.6 nm。(3)为验证建立的迟滞模型的有效性,对压电变形镜的典型像差分别进行了开环和闭环控制实验。在开环控制实验中,对于像散(Z3)像差的校正,基于pi迟滞逆模型补偿方法的控制结果可以很好的重构出目标面形,重构精度提升了55.5%。闭环控制实验中,采用基于pi迟滞模型的闭环控制方案,并分别进行了静态像差和动态像差的闭环校正实验。实验结果表明,在静态像差的闭环校正中,采用迟滞消除算法比未采用消除算法具有更快的校正速率;对于波前像差均方根的平均值为168 nm的动态像差,校正后的残差从消除迟滞前的33 nm降低到校正后的25 nm,整体校正性能提升24.7%,证明所提控制方法可有效应用于压电变形镜自适应光学系统中。

关键词：自适应光学 pi迟滞模型 BP神经网络单压电变形镜像差校正

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压电工作台快速动态定位建模及其控制器设计

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中国机械工程 2009年第6期10卷 673-677,682页

作者：张栋张承进魏强山东大学济南250061 泰山学院泰安271021

为实现压电工作台快速准确动态定位,建立了其动态定位模型并设计了控制器。通过理论分析提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型结构方程,并研究了其参数辨识途径,进而给出了采用Prandtl-Ishlinskii(pi)迟滞算... 详细信息

为实现压电工作台快速准确动态定位,建立了其动态定位模型并设计了控制器。通过理论分析提出了能够同时体现压电工作台动态特性和迟滞特性的动态迟滞模型结构方程,并研究了其参数辨识途径,进而给出了采用Prandtl-Ishlinskii(pi)迟滞算子的动态迟滞模型,基于该模型设计了逆模型开环控制器。以扫描电化学显微镜的三维压电工作台为实验对象,阐述了动态迟滞模型的具体建模过程,同时对其开环控制器进行了硬件在回路仿真研究。快速动态定位实验表明,动态迟滞模型的平均误差为0.11μm,逆模型开环控制平均跟踪误差为0.12μm,基本满足压电工作台快速准确动态定位的要求。

关键词：压电工作台动态定位动态迟滞模型 pi迟滞模型

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压电偏摆台的复合控制

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压电与声光 2017年第1期39卷 40-43页

作者：张东岳王伟国张振东李博陈健中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学研究生院北京100039

由于压电陶瓷具有迟滞效应,为了更好地控制压电偏摆台,减少迟滞效应对控制系统的影响,首先通过坐标变换对偏摆台建立了Prandtl-Ishlinskii(pi)迟滞模型,然后求解其逆模型,并设计前馈控制器,使输入、输出角度间具有较好的线性关系。最后... 详细信息

由于压电陶瓷具有迟滞效应,为了更好地控制压电偏摆台,减少迟滞效应对控制系统的影响,首先通过坐标变换对偏摆台建立了Prandtl-Ishlinskii(pi)迟滞模型,然后求解其逆模型,并设计前馈控制器,使输入、输出角度间具有较好的线性关系。最后在此基础上进行比例-积分-微分(piD)反馈控制,构成复合控制系统,大幅度提高了定位精度。实验结果表明,最大定位误差为2.2μrad,具有良好的控制效果。

关键词：迟滞压电偏摆台 pi迟滞模型逆模型复合控制

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基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台研究

基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台研究

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作者：张鸿阳华南理工大学

学位级别：硕士

微动平台是精密定位技术研究中的核心内容。高精密的微动平台具有分辨率高、定位准确、刚度大、稳定性好等优点,故而得到了广泛的应用。本课题即针对基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台做出研究。压电陶瓷驱动器是微动平台最常... 详细信息

微动平台是精密定位技术研究中的核心内容。高精密的微动平台具有分辨率高、定位准确、刚度大、稳定性好等优点,故而得到了广泛的应用。本课题即针对基于压电陶瓷驱动器的平面三自由度微动平台做出研究。压电陶瓷驱动器是微动平台最常用到的驱动单元。当采用电压方式驱动时,压电陶瓷的位移曲线会表现出一定的迟滞非线性。为了减少开环控制时迟滞性的影响,本文采用pi模型构造了压电陶瓷的迟滞模型曲线,并使用自适应粒子群算法辨识了该模型的参数。此外,针对迟滞曲线的非对称特性,改进了模型的构建方法。结果表明,所提出的改进方法能明显提高模型的精度。采用伪刚体模型法、有限元分析法分别针对并联微动平台的位移、速度和工作空间进行了分析。求得了微动平台的位移传递关系以及雅克比矩阵,计算了微动平台的工作空间。针对平台的静力学和动力学问题进行了研究。求得了柔性铰链的转动刚度。分析了平台的输入-输出力/力矩对应的关系。采用拉格朗日法建立了微动平台的动力学模型。求得了平台的动能和势能公式以及平台的前三阶固有频率。有限元仿真和模态实验结果验证了计算值的准确性。最后,搭建了微动平台的实验系统。使用双频激光干涉仪测量并标定了压电陶瓷输出端的位移,修正了平台的雅克比矩阵。基于模糊piD控制器,搭建了微动平台的控制系统。结合实验结果和实验装置,分析了误差产生的原因。

关键词： 3-RRR微动平台 pi迟滞模型运动学静力学模糊piD控制

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