Preisach逆补偿的GMA精密轨迹跟踪与实验优化

针对超磁致伸缩执行器(GMA)的非线性迟滞,研究了开环条件下采用Preisach逆模型对参考轨迹实现精密跟踪的补偿方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型,详细推导了Preisach逆模型及其数值实现方法。采用FFT数字滤波方法对一阶回转下降曲线 (FOD)实验数据进行优化处理,同时结合拉各朗日双线性插值方法,提高了在同等离散水平下Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度。在精密预测的基础上,通过Preisach逆模型实现了GMA对参考轨迹的精密跟踪。实验结果表明:在0~34 μm,跟踪误差由补偿前的-14.7%~+11.2%减小到-2.9%~+2.7%。此外,FFT滤波和双线性插值算法可以明显提高Preisach模型对GMA非线性迟滞的预测精度,基于Preisach数值逆模型的补偿算法可以有效消除由于GMA非线性迟滞造成的跟踪误差。实验同时指出,如果要进一步提高跟踪精度,还须结合反馈实现闭环控制。     

基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模与逆控制

为了补偿压电双晶片驱动器的迟滞非线性,提出了基于双曲函数的Preisach类迟滞非线性建模方法,并用该模型设计了压电双晶片驱动器的逆控制器.首先,用两个双曲函数分别拟合迟滞主环的上升段与下降段,利用坐标变换描述依附于主环的一阶曲线;然后,根据Preisach模型理论的记忆擦除性与次环一致性,基于一阶上升与下降曲线分别描述了次环的上升段与下降段.由于这种建模方法所需的参数远小于Preisach等经典迟滞模型,非常适用于压电驱动器等智能材料系统.实验结果显示,基于这种迟滞非线性模型设计的逆控制器,控制后的最大误差比控制前减小了44.26％,有效地提高了压电双晶片驱动器的定位控制精度.     

复合前馈补偿的超磁致伸缩执行器精密伺服控制

研究了一种内嵌超磁致伸缩执行器(GMA)的智能镗削装置,针对GMA迟滞非线性,给出了一种基于复合前馈补偿的精密伺服控制方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型的实现方法,给出了一种基于迭代的迟滞非线性补偿方法以避免直接求取Preisach逆模型。讨论了迭代算法的实现步骤,验证了算法的可行性。分析了异圆销孔的镗削加工特点,在迭代补偿的基础上设计了重复控制补偿器,并结合两种补偿方法,给出了一种基于复合前馈补偿的PID控制方法,最后通过实验检验了方法的有效性。实验结果表明:在开环情况下,所给的迭代算法可以将GMA的迟滞非线性由补偿前的-15.7%~+11.8%减小到-4.6%~+5.2%,而基于复合前馈补偿的PID控制则可将误差进一步减小到±1 μm以内。实验表明,迭代补偿算法是有效的,该算法在补偿迟滞非线性的同时可避免直接求取Preisach逆模型,而基于复合前馈补偿的PID控制方法还可进一步提高GMA的控制精度。     

解析称重传感器误差计算用最佳拟合直线

电阻应变式称重传感器误差是一个极限值,一旦评定标准选择后,就客观的存在于称重传感器的检定试验数据中,它对准确的评定称重传感器性能指标至关重要。本文通过对最小二乘法、平均选点法、端点连线法求得的最佳拟合直线的分析和实际计算,解析了国际法制计量组织(OIML)R60国际建议和GB/T 7551-2008《称重传感器》国家标准,将75%载荷时的输出与最小载荷输出的拟合直线作为称重传感器误差包络线基准的理由。     

关于东西关水电厂闸门启闭机载荷限制仪系统误差的分析

本文主要分析在闸门启动机卷扬系统内安装电阻应变式称重传感器的位置与载荷限制仪标值误差之间的内在联系，并结合先知现场对闸门启闭机载荷限制仪系统的检定结果，指出传感器安装在平衡轮下检测系统受力变化情况的方案本身是造成系统误差的主要原因，据此提出了改进设想。     

应变式称重传感器的动态特性

本文分析了动态测力与动态称重;应变式称重传感器用于静态称重与动态称重的根本区别.重点介绍了应变式称重传感器的数学模型、传递函数、动态响应、动态性能指标和动态误差.简要介绍了国内外利用动力试验对应变式称重传感器进行动态校准的几种方法.     

一种新的混合Preisach迟滞模型及其性质研究

压电陶瓷执行器物理结构复杂,应用参数化方法辨识经典Preisach模型描述其迟滞特性时,难以找到合适的Preisach函数,模型预测误差较大。为了提高建模精度,定义了均值迟滞模型作为经典Preisach模型的补充,将均值迟滞模型与经典Preisach 模型加权叠加得到一种新的混合Preisach模型,并将权值定义为迟滞度参数,用以描述模型的迟滞非线性强烈程度。同时证明了混合Preisach模型具有类似于经典Preisach模型的擦除特性和一致特性,给出了混合Preisach模型表示定理。最后结合神经网络完成了混合Preisach模型的辨识过程。实验数据证明,在三角波信号下和衰减正弦信号下,混合Preisach模型的预测误差较经典Preisach模型分别降低了1.77 和1.26 。     

电阻应变式称重传感器的应力集中问题

本文主要介绍了在电阻应变式称重传感器的设计中常遇到的应力集中问题。通过对传感器弹性体的结构进行合理设计,以提高电阻应变式称重传感器的测力精度和测力灵敏度。     

称重传感器用电阻应变计的自补偿技术

电阻应变计是应变式称重传感器的核心部件,其工作特性和各项自补偿功能直接影响应变式称重传感器的准确度和稳定性,是应变式称重传感器质量控制的源头。为科学合理地选择应变式称重传感器用电阻应变计,了解电阻应变计的各项自补偿功能和应用原则,本文介绍了温度自补偿电阻应变计,蠕变自补偿电阻应变计,模量自补偿电阻应变计的工作原理、工艺特点、补偿性能、选用原则,并简要地介绍了温度互补型电阻应变计的补偿原理及应用技术。     

压电陶瓷执行器迟滞特性的 广义非线性Preisach模型及其数值实现

压电陶瓷执行器的迟滞非线性不具有经典Preisach模型的次环一致特性,直接利用该模型对压电陶瓷执行器的迟滞特性建模会产生较大误差。为了提高压电陶瓷执行器的迟滞特性建模精度,在非线性Preisach模型的基础上推导得到适用于压电陶瓷迟滞特性的广义非线性Preisach模型,并给出简化分类计算公式。广义非线性Preisach模型将经典Preisach模型表示定理中的次环一致特性修改为次环等弦长特性,放宽了对描述对象的限制要求。实验数据表明,与经典Preisach模型相比,广义非线性Preisach模型预测位移的误差绝对值的最大值降低了0.22 μm,均方根误差降低了0.11 μm,能够更精确地描述压电陶瓷的迟滞特性。     

磁悬浮控制力矩陀螺框架系统谐波减速器的迟滞建模

为了抑制双框架磁悬浮控制力矩陀螺(DGMSCMG)框架伺服系统中谐波减速器固有的迟滞特性对系统精度的影响,提出了一种基于Preisach模型的谐波减速器迟滞特性建模方法。首先,使用一阶回转曲线法采集谐波减速器的柔轮输出力矩与扭转角,获得建立谐波减速器迟滞模型的实验数据,其中谐波减速器柔轮的输出力矩是在不使用力矩传感器的条件下用系统动力学模型估计得到的;然后,使用Preisach模型对谐波减速器柔轮输出力矩与扭转角迟滞关系进行建模;最后,采用将模型离散化的数字型实现方法辨识模型中的权重函数,并给出模型的离散递归算法使模型利于简易化编程与进一步的在线控制。实验结果显示,谐波减速器的迟滞模型误差不超过0.005°,MSE值不超过(0.000 83%)°。结果显示了所述建模方法的正确性和实用性。     

关于称重传感器设计与制造的一些问题(上篇)

在电阻应变式称重传感器的结构设计与制造工艺中,有些共性关键问题没有给予足够的重视,这些问题限制了称重传感器可能获得的准确度和稳定性.为此,本文在总结多年称重传感器设计与制造经验的基础上,介绍了加载、承载的边界条件、力矩与侧向载荷的灵敏度、弹性元件的应变程度对称重传感器性能的影响;分析了如何从结构上减少滞后误差,从机械加工方法上减少弹性元件的残余应力;并简单的介绍了称重传感器防雷击技术措施和大批量生产的统计制程管理问题.     

关于称重传感器设计与制造的一些问题（下篇）

在电阻应变式称重传感器的结构设计与制造工艺中,有些共性关键问题没有给予足够的重视,这些问题限制了称重传感器可能获得的准确度和稳定性.为此,本文在总结多年称重传感器设计与制造经验的基础上,介绍了加载、承载的边界条件、力矩与侧向载荷的灵敏度、弹性元件的应变程度对称重传感器性能的影响;分析了如何从结构上减少滞后误差,从机械加工方法上减少弹性元件的残余应力;并简单的介绍了称重传感器防雷击技术措施和大批量生产的统计制程管理问题.     

基于非线性GA算法的动态P模型的参数辨识与验证

针对现有的GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,提出了一种改进的动态Preisach磁滞模型。采用非线性遗传算法对改进动态Preisach磁滞数学模型进行参数辨识,提高了动态磁滞曲线的预测精度。运用改进动态Preisach模型对GMMFBG电流传感器进行建模及实验验证,实验及仿真结果表明该模型具有较好的预测性,预测误差在3.0%以内。经过磁滞补偿使得传感系统电流的测量灵敏度达到0.050 nm/A。     

快速伺服刀架迟滞特性的Preisach建模

使用压电陶瓷作驱动元部件的快速伺服刀架是一种新的加工手段。本文介绍了基于Preisach模型的快速伺服刀架迟滞特性建模方法。作为快速伺服刀架的驱动元部件,压电陶瓷微位移器自身的迟滞、蠕变等非线性特性严重影响了快速伺服刀架的动态性能。为了精确建立快速伺服刀架的迟滞模型,给出了Preisach模型的数字表达方式,通过一系列实验测得的数据证明快速伺服刀架系统具有一致特性与擦除特性,满足Preisach模型的两个必要条件,最后在实验数据的基础上建立了基于Preisach模型的迟滞特性模型。实验表明,该迟滞模型可以很好地预测快速伺服刀架的迟滞位移曲线,其预测误差不超过0.65 μm。     

基于Preisach模型的压电陶瓷执行器线性插值法迟滞位移研究

论文介绍了基于Preisach模型的迟滞特性建模方法.通过一系列实验数据建立了Preisach模型,研究了如何应用线性插值法和BP神经网络方法进行任意Preisach函数X（α,β）值的求解,从而计算得到相应电压序列的位移,分析比较了两种方法的预测结果.实验表明,基于Preisach模型的线性插值方法方法可以更好地预测压电陶瓷执行器的迟滞位移.     

基于 Preisach 模型的磁致伸缩位移传感器迟滞补偿方法

迟滞是磁致伸缩位移传感器测量误差的主要来源之一,减小迟滞可以显著提高传感器的测量精度。根据铁磁材料的磁滞特性分析了位移迟滞的形成过程。针对磁致伸缩位移传感器在短行程中仍存在较大迟滞的问题,将传感器整体视为迟滞系统并通过Preisach模型描述其输入输出关系,然后在此基础上提出了一种软件层面上的迟滞补偿方法,将迟滞曲线分段线性化以计算迭代初始值并根据稳态误差确定收敛值的搜索范围。为解决理论模型在磁环转向后的一小段距离内与实际偏差较大的问题,在转向点附近对迭代过程中的收敛条件进行调整,有效提高了补偿方法在该区域内的准确性。实验结果表明,该方法所需的迭代次数较少,且经过补偿后,传感器的迟滞降低至原先的1/3左右,非线性度也得到了小幅度提升。在不改动现有传感器结构的前提下,该方法可快速、有效地降低传感器的位移迟滞,为磁致伸缩位移传感器的迟滞补偿提供了一种新的方案。     

混合Preisach迟滞模型及其性质研究

压电陶瓷执行器物理结构复杂,通过参数化方法辨识经典Preisach模型(CPM)描述其迟滞特性时,难以找到合适的Preisach函数,模型预测误差较大.为了提高建模精度,定义了均值迟滞模型作为CPM的补充,通过将均值迟滞模型与CPM加权叠加,得到混合Preisach模型(MPM),并将权值定义为迟滞度参数,用以描述模型的迟滞非线性强烈程度.证明了MPM具有类似于CPM的擦除特性和一致特性,给出了MPM的表示定理.最后结合神经网络方法完成了MPM的辨识过程.实验结果表明,MPM及其预测误差最大值较CPM降低了1.20 μm,同时MPM的两种特性也得到了验证.     

2×125t门式起重机超载限制器报警失灵的分析

大起重量起重机的超载限制器一般使用电阻应变式称重传感器,当超过额定载荷的一定数值时,具有蜂鸣报警并切断起升回路的功能。实际应用中,由于报警载荷与实际载荷误差值太大,该超载限制器的功能难以保证。如某水电厂使用的１２绳六倍率２×１２５ｔ门式起重机,在起升...     

压电驱动晶体的特性研究

压电陶瓷迟滞特性是影响压电陶瓷驱动器位移输出精度的主要因素。在仔细研究现有的解决方案的基础上，采用Preisach模型对压电的迟滞性进行建模，并进行了相应的实验研究。实验结果证明该方法可以很好地降低压电陶瓷迟滞特性对位移输出性能的影响。而且采用压电陶瓷位移输出不回复到初始0电压状态的处理方法能够更地吻合实际情况。