用VB数据库实现压电陶瓷Preisach模型及定位控制

压电陶瓷器件在精密定位和微位移控制中得到了广泛的应用，但是它也存在着迟滞、蠕变和非线性等不足。preisach数学模型可用来描述压电陶瓷的迟滞特性，并根据电压变化的历史预测电压的对应位移量。根据压电陶瓷的特性及利用VB数据库技术实现preisach数学模型的改进形式，使压电陶瓷的位移控制精度得到提高和改进。     

一种改进Preisach模型数值实现方法

探究描述压电陶瓷迟滞特性的传统Preisach数值实现方法的弊端,针对这种数值实现不具有擦除特性,提出一种具有擦除特性的改进Preisach数值实现方法,并描述其详细原理与实现过程,最后进行相关实验研究。实验结果表明,该文提出的具有擦除特性的改进Preisach数值实现方法在复杂加载过程中能相对精确地计算压电陶瓷输出位移,提高了迟滞建模精度,具有更广泛的应用范围。     

压电驱动器迟滞特性的Preisach模型研究

压电驱动器的迟滞特性是影响其位移输出精度的主要因素。该文采用改进的Preisach模型对压电驱动器的迟滞特性进行建模，并进行了相应的实验研究。实验结果表明该模型可以很好地预测压电驱动器在经过一定的控制电压序列以后的位移输出值．能够有效地降低迟滞特性对压电驱动器位移输出精度的影响。     

压电陶瓷执行器Preisach模型的分类排序实现

通过实验研究了压电陶瓷执行器迟滞的擦除特性和一致特性,提出了一种新的分类排序实现方法,改善了经典Preisach模型在非单调极值输入信号下描述迟滞输入输出特性的能力,消除了传统Preisach模型实现形式对输入信号的限制条件。实验表明,这种Preisach模型分类排序实现方法能有效地预测压电陶瓷执行器的位移,提高了迟滞建模精度。     

压电陶瓷驱动器迟滞非线性的改善方法

压电陶瓷驱动器在微位移定位方面被广泛应用,但压电陶瓷驱动器的迟滞非线性严重影响其定位精度,因此,介绍了各种改善压电陶瓷驱动器迟滞非线性特性的方法,并提出了用3次样条插值法和最小二乘曲线拟合法来实现压电陶瓷驱动器的精确定位,改善压电陶瓷驱动器的迟滞非线性特性,实验表明,以上方法可使压电陶瓷驱动器的定位误差小于5％.     

压电陶瓷致动器迟滞曲线插值算法研究

压电陶瓷致动器在精密定位机构中得到了广泛的应用,但其本身固有的非线性迟滞特性严重影响到机构定位控制的精度。通过实验测试压电陶瓷致动器迟滞曲线,对比分析了线性插值、一元三次插值以及三次样条插值三种插值算法的插值效果。实验表明,电压上升阶段采用一元三次插值算法插值和电压下降阶段采用三次样条插值算法插值可取得较好的插值效果。     

基于PI逆模型的快速微摆反射镜的开环控制

由压电陶瓷驱动器构成的快速微摆反射镜平台存在迟滞特性,影响了对快速微摆反射镜的控制。为了能够有效的对快速微摆反射镜进行控制,采用基于PI逆模型的开环控制方法。首先,采用PI模型对快速微摆反射镜平台的迟滞特性建立数学模型,通过最小二乘法辨识PI模型的参数;其次,基于PI模型的可逆性,求解PI逆模型参数;最后,验证基于PI逆模型的开环控制方法的有效性。根据轨迹跟踪实验得到的数据,在正弦波轨迹输入信号下的均方根误差为1.23%,最大误差为2.45%;在三角波轨迹输入信号下的均方根误差为1.3%,最大误差为2.37%。证明了基于PI逆模型的开环控制方法是可行的,能够有效地控制快速微摆反射镜。     

压电驱动器的率相关迟滞特性建模与测试

该文提出了一种与速率相关的Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型来表征压电驱动器的速率相关迟滞非线性。该模型基于双边Play算子的经典P-I模型,引入多项式修正其中心对称性。在此基础上将驱动电压升降速率引入模型参数中,用以描述其率相关性。测试压电驱动器的率相关迟滞特性,采用最小二乘算法对模型参数进行辨识。结果表明,在速率为0.12～6 V/ms内最大误差为0.076～0.190μm,均方根误差为0.044～0.077μm,相对误差为1.2%～3.2%,验证了所建模型的准确性。     

惯性式压电陶瓷驱动器的研究

详细讨论了惯性式压电陶瓷驱动器的驱动原理,建立了惯性式压电陶瓷驱动器的动力学模型,从理论上分析了驱动器的驱动电压与驱动力、位移之间的关系,作出了驱动电压与驱动力、位移之间的关系图,通过实验得到的数据作出驱动电压与驱动力、位移图,理论分析结果的图像与实验结果的图像是一致的,证明所建立的贯性式压电陶瓷驱动器动力学模型是合理的。     

压电陶瓷驱动器迟滞建模与自适应控制

为了降低压电陶瓷驱动器的迟滞非线性,提出了改进型的Maxwell slip模型并引入自适应控制,使压电驱动器在宽频带下有良好的迟滞补偿效果。在经典Maxwell slip模型中,输出力与输入位移的关系会出现迟滞现象,表现为平行四边形,与压电陶瓷驱动器的迟滞特性接近。由于每一单元滑块的最大静摩擦力与弹簧弹性系数成比例关系,若弹簧系数取定值时,每一个单元的最大静摩擦力在系统实时控制中是不变的,因此可以采用自适应控制算法对输出信号权值进行更新,从而更精确地补偿压电陶瓷驱动器。为了验证该模型,搭建了悬臂梁结构压电实验平台,运用该迟滞模型进行迟滞补偿控制,实验结果表明,对于Maxwell slip模型自适应控制,在0.1~20 Hz宽频带下的均方根误差(RMSE)和绝对平均误差(MAE)均有减小。其中,在0.1 Hz下无前馈补偿控制的RMSE为0.037 5 μm,而通过自适应控制可以将压电微定位平台的RMSE降低到0.012 4 μm以内。与经典模型相比,所提出的Maxwell slip模型自适应控制具有在宽频带内进行精密定位的优点。     

基于阈值优化的压电微动平台迟滞模型

为减少PI迟滞模型的无效算子数,进而提高模型的运算速度,采用阈值优化法来改进PI迟滞模型。采用PI迟滞模型拟合被描述对象的实测曲线时,实测曲线在各阈值点处的斜率可用该点处迟滞算子的权重和来表达,该权重和越接近该点曲线的斜率,PI迟滞模型的精度就越高。这样便可在保证模型精度满足要求并使其在各阈值点处相同的情况下,对模型的阈值进行优化,进而减少模型的算子数。根据测得的最大实测升程曲线,基于阈值优化法,建立了压电微动平台的迟滞模型。实验结果表明,所建模型算子数仅为7个,且不含无效算子;在0~15.94μm的位移范围内,所建模型的误差变化范围为0.23~0.40μm,即1.4%~2.5%。所建模型可较好地描述压电微动平台的迟滞非线性。     

压电陶瓷执行器的输入历史相关Preisach模型

压电陶瓷执行器的迟滞特性是影响其定位精度的主要因素。用于描述迟滞特性的经典Preisach模型的输出与历史时刻输入密切相关,在Preisach权函数中引入历史时刻输入信息,提出一种新的Preisach模型。采用简化迟滞算子对模型进行预处理后,构造神经网络实现模型的辨识。实验数据表明,在衰减正弦电压信号激励下,该模型预测位移误差绝对值的最大值与经典Preisach模型相比减少了76%,均方误差减少了78%。     

基于目标三线坐标校正的定位方法

利用目标三线坐标的面积约束关系和海伦-秦九韶公式判定定位区域,在三线坐标校正的基础上,提出了一种新的测距定位算法.在没有其他有用信息的情况下,三线坐标校正相当于在定位直线中引入了面积约束.仿真实验的结果表明,该算法具有较强抑制非直达波误差的能力.     

基于MFC前馈补偿的抛物面天线型面控制方法

提出了一种采用压电纤维执行器(MFC)控制抛物面天线的方法。首先采用数值仿真进行MFC的控制特性评估,其次在抛物面天线表面搭载MFC,通过MFC的逆压电效应产生形变,带动抛物面天线变形,采用激光位移传感器实时监测抛物面天线位移,进而采用前馈控制补偿方式对MFC控制中的迟滞性进行调整,最后将仿真与试验结果进行比较,得到抛物面天线表面精度控制的要求。     

一种图像快速线性插值的实现方案与分析

 几何变换是许多图像处理过程的基础.由于线性插值需要较少的运算量,又能在一定程度上保证图像质量,因此,图像几何变换常使用线性插值方法.然而在需要实时处理的场合或运算能力较差的设备上,线性插值的运算速度仍需提高.本文首先总结了数字设备上运算整数化的两条规则.根据这两条规则,在不损失精度的条件下,得到图像双线性插值的整数化方案(三线性插值可同样处理).然后以几何变换中最常使用的仿射变换为例,给出整个图像变换过程的整数化方法及分析.PC机上的实验证明,本文方案相比原始方法执行性能大大提高.此外,本文的方案是高度可并行的.     

压电执行器非线性控制方法研究进展

压电执行器在微驱动和微定位领域应用广泛,但压电执行器在输入电压和输出位移间存在着迟滞非线性。非线性的存在使压电执行器定位精度降低,动态响应速度变慢,是其工程上进一步应用的主要障碍。减小和消除迟滞非线性成为实现高精度控制的关键。总结了近年来国内外在减小和消除压电执行器迟滞非线性方面上的研究工作,并指出当今研究的热点及未来研究的方向。     

基于压电陶瓷神经网络模型的模型抑振研究

为达到在脉动气流激励下抑制风洞模型振动的目的,该文提出了基于压电陶瓷作动器神经网络模型的风洞模型主动振动控制方法,并进行了实验研究。首先,分析了风洞模型系统振动特性,建立了内嵌式压电陶瓷作动器的主动振动控制系统,通过模型质心加速度推算出压电陶瓷作动器期望输出抑振力。然后,建立了压电陶瓷作动器期望输出抑振力 激励电压的神经网络模型,并根据该模型设计了一种实时解算加速度为激励电压的控制方法。最后,通过地面试验对控制方法的有效性进行验证。实验结果表明,该控制方法具有良好的实时性和鲁棒性,在锤击试验中,振动加速度衰减时间相比于压电方程线性控制时减小了54.46%,系统阻尼比增大了1.58倍,取得了良好的控制效果。