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《基于模糊樹方法的壓電作動器率相關(guān)遲滯非線性建模》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、系統(tǒng)仿，l技術(shù)及其應(yīng)用·第11卷基于模糊樹方法的壓電作動器率相關(guān)遲滯非線性建模金樁張臻毛劍琴(北京航天航空大學(xué)自動化科學(xué)與電氣工程學(xué)院。北京，100191)摘要：基于改進(jìn)的Prandtl．Ishlinskii模型(MPI模型)和模糊樹辨識方法，提出了一種壓電作動器率相關(guān)遲滯非線性的建模方法．首先基于MPI模型建立壓電作動器的靜態(tài)遲滯模型．然后，固定模型外層算子權(quán)值不變，根據(jù)不同輸入速率信號下作動器的榆入輸出實驗數(shù)據(jù)，得到對應(yīng)的內(nèi)層算子權(quán)值．利用模糊樹方法辨識出模型內(nèi)層算子的權(quán)值與輸入信號速率之間非線性映射關(guān)系．建模結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)比較表明該模型能夠較好的逼近作動器的率相關(guān)遲滯非線性特性
2、．關(guān)鍵詞：壓電作動器；遲滯非線性；率相關(guān)；建模；模糊樹中田分類號：TPl8ModelingRate—dependentHysteresisinPiezoelectricActuatorsBasedonFuzzyTreeMethodJ／nZhuangZhangZhenMaoJian—qm(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Be日i唱．100191)AbstractsBasedonMPImodelandtreemethod，amodelforPiezoelectricA咖alo惜isfu
3、zzyrate-dependenthysteresisproposed．AstatichysteresismodelisfirstgivenbasedonMPImodel．Andthen,holdingtheweightvalueoftheouteroperator,thefuzzytreemethodisusedtoidentifytherelationshipbetweentheweightvalueoftheinneroperatorandtherateoftheinputsignalaccordingtotheexperimentaldataatdifferentrates．
4、Simulationresultshaveshowntheproposedmodelcanwellcapturetherate-dependenthysteresisnonlinearityofPiezoelectricActuators．KeywordssPiezoelectricActuators=HysteresissRate·dependent；Modeling；Fuzzytree1引言度，甚至造成振蕩[31。為減小作動器的遲滯非線性對控制系統(tǒng)的影響，必壓電作動器是利用壓電體逆壓電效應(yīng)形成機械驅(qū)動須對其進(jìn)行建模，從而實現(xiàn)有效控制。目前常用的遲滯或控制的一類裝置。壓電作動器具有
5、的納米級分辨率、非線性的建模方法可以歸結(jié)兩大類。一類是基于物理機快速響應(yīng)特性以及低成本等特點，使其在精密儀器、精制的建模方法14】。物理模型方程有明顯的物理含義，其數(shù)密控制以及精密定位領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用‘1一。然而，壓電學(xué)表達(dá)式通常是一組微分方程，然而方程中的參數(shù)很難作動器固有的遲滯非線性特性嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的控制精在線辨識。另一類是以數(shù)學(xué)算子建模的唯像(phenomenological)模型。該方法在建模時不需要考慮基金項目：國家自然科學(xué)基金資助項目(60534020)．復(fù)雜的物理機制，利用作動器輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)合數(shù)學(xué)算作者簡介：僉樁(1980-)，男．內(nèi)蒙古興安盟，碩士。從事遲滯非線性
6、子進(jìn)行建模。常見的唯像模型有Preisach模型【51、系統(tǒng)建模與控制的研究；張囊(1974一)，男，河北，講師．博士，從事控制科學(xué)與工程的研究：毛劍琴(1940-)．女，上海，教授．博士，從P瑚dtl．1shlinskii模型等州。事復(fù)雜系統(tǒng)的智能化建模及其應(yīng)用、智能控制及其應(yīng)用、魯棒控制及其圖1給出了壓電作動器在不同頻率的輸入信號作用應(yīng)用的研究．第七部分灰色定性仿真891下的遲滯環(huán)曲線。對于不同頻率的輸入信號，作動器的遲滯環(huán)形狀改變較大，即壓電作動器的遲滯非線性是率相關(guān)的。然而，目前率相關(guān)遲滯非線性建模方面還沒有成熟的理論體系和方法，相關(guān)文獻(xiàn)較少。I．D．Mayergoyz通過將
7、輸出變化率引入到密度函數(shù)的表達(dá)式中將Preisaeh模型推廣到率相關(guān)形式[71。WeiTechAng[81基于MPI模型，通過實驗數(shù)據(jù)找到了遲滯環(huán)初始加載曲線斜率與輸入信號速率之間的近似線性關(guān)系，得到率相關(guān)的內(nèi)層算子權(quán)值，建立了壓電作動器的率相關(guān)遲滯模型，但此模型只能在較低頻(40Hz以下)情況下適用。隨著輸入信號頻率的增大，遲滯環(huán)初始加載曲線斜率與輸入信號變化率之問的不再存在近似線性關(guān)系。本文利用模糊樹方法辨識出MPI模型的內(nèi)層算子權(quán)值與輸入信號速率之間
