壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性建模及控制方法研究

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1、分類(lèi)號(hào)：TP273單位代碼：10183研究生學(xué)號(hào)：2013522122密級(jí)：公開(kāi)吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性建模及控制方法研究ResearchofPiezoelectricMicroPositioningPlatformHysteresisNonlinearityModelingandControlMethods作者姓名：趙宇專(zhuān)業(yè)：模式識(shí)別與智能系統(tǒng)研究方向：微納驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)指導(dǎo)教師：周淼磊教授培養(yǎng)單位：通信工程學(xué)院2016年4月未經(jīng)本論文作者的書(shū)面援權(quán)，依法收存和保管本論文書(shū)面版本、電子跋本的任何

2、單位和個(gè)人，巧不得對(duì)本論女的全部或部分內(nèi)容進(jìn)行任何形式的復(fù)制、修改、發(fā)巧Ｖ出巧、改編等有礙作者著作權(quán)的商業(yè)性使用（但純學(xué)術(shù)性使用不在此限）。否則，應(yīng)承擔(dān)侵權(quán)的法律責(zé)任。吉林大學(xué)碩女學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研巧工作所取得的成果。隙文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研巧做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中Ｗ明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：

3、＾曰期：乃７為月今曰＾＾———————————————————————————————————壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性建模及控制方法研究———————————————————————————————————ResearchofPiezoelectricMicroPositioningPlatformHysteresisNonlinearityModelingandControlMethods———————————————————————————————————作者姓名：趙宇專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：模式識(shí)別與智能系統(tǒng)指導(dǎo)教師：

4、周淼磊教授學(xué)位類(lèi)別：工學(xué)碩士答辯日期：年月日摘要壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性建模及控制方法研究壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)作為微納米定位技術(shù)的關(guān)鍵核心器件，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于很多高精度定位工程領(lǐng)域中。然而壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)固有的遲滯非線(xiàn)性對(duì)系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定性有一定的影響。本文以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)為研究對(duì)象，以降低或消除壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的遲滯非線(xiàn)性為目標(biāo)，從建立高精度遲滯非線(xiàn)性模型和設(shè)計(jì)高精度遲滯補(bǔ)償控制方法兩方面展開(kāi)了研究。首先對(duì)微定位平臺(tái)技術(shù)的發(fā)展以及壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性建模方法和控制方法的國(guó)內(nèi)外研究

5、現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并加以總結(jié)分析。本文采用Krasnosel'skii-Pokrovkii（KP）模型建立壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性模型，并采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)KP模型密度參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)。辨識(shí)結(jié)果表明基于粒子群辨識(shí)的KP遲滯模型能夠很好地描述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)的遲滯非線(xiàn)性。針對(duì)粒子群辨識(shí)過(guò)程中容易出現(xiàn)的收斂緩慢、陷入局部最優(yōu)的不足，采用自適應(yīng)混沌粒子群算法改進(jìn)辨識(shí)過(guò)程。該算法進(jìn)行混沌序列優(yōu)化和自適應(yīng)慣性系數(shù)兩方面改進(jìn)，有效避免種群陷入局部最優(yōu)，加快收斂進(jìn)程。對(duì)比辨識(shí)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，基于自適應(yīng)混沌粒子群辨識(shí)的KP遲滯模型精度更高，辨

6、識(shí)速度更快。為了降低或消除壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性，首先采用模糊控制方案對(duì)其進(jìn)行遲滯補(bǔ)償控制。根據(jù)已有的控制知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了具有一系列模糊控制規(guī)則的模糊控制器，并采用三種不同形式的給定信號(hào)作為期望輸出進(jìn)行仿真研究。仿真結(jié)果證明了所提模糊控制方案能夠很好地抑制壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性對(duì)定位精度的影響。為進(jìn)一步提高控制精度，在模糊控制方案的基礎(chǔ)上，提出變論域模糊控制方案。該控制方案中，模糊論域隨著輸入信號(hào)誤差的變化發(fā)生伸縮變換，提高控制系統(tǒng)的誤差敏感性。仿真結(jié)果表明，變論域模糊控制相比于模糊控制，控制誤差更小，定位

7、精度更高。最后，由于上述兩種控制方案過(guò)度依賴(lài)控制經(jīng)驗(yàn)，且在理論上缺乏嚴(yán)格的穩(wěn)定性和收斂性證明，因此提出一種基于遲滯非線(xiàn)性分解的自適應(yīng)模糊H控?I制方案，并給出了基于Lyapunov函數(shù)法的閉環(huán)穩(wěn)定性證明。該控制方案通過(guò)自適應(yīng)律調(diào)節(jié)模糊邏輯系統(tǒng)的權(quán)值參數(shù)來(lái)改變模糊控制器輸出，控制過(guò)程中無(wú)需過(guò)多的控制經(jīng)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，該控制方法對(duì)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)遲滯非線(xiàn)性補(bǔ)償控制效果更好，控制精度顯著提高，證明了該控制方案有效性和可行性。關(guān)鍵詞：壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)微定位平臺(tái)，遲滯非線(xiàn)性，KP模型，自適應(yīng)混沌粒子群，變論域模糊控制，自適應(yīng)模糊H控制

8、?IIAbstractResearchofPiezoelectricMicroPositioningPlatformHysteresisNonlinearityModelingandControlMethodsPiezoelectricmicroposition