导读:本文包含了压电陶瓷执行器论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:陶瓷,执行器,模型,算法,相似性,神经网络,算子。
压电陶瓷执行器论文文献综述
潘云凤,潘海鹏,赵新龙[1]（2019）在《压电陶瓷执行器的动态迟滞非线性特性建模》一文中研究指出针对精密定位系统中压电陶瓷执行器的迟滞非线性特性建模问题,提出了一种基于Hammerstein迟滞模型的建模方法。通过引入一个Backlash类的算子来描述迟滞非线性的轮廓。在利用"扩展输入空间法"将迟滞特性的多值映射转换为一一映射的基础上,采用引力搜索算法优化的支持向量回归机建立静态迟滞模型。为体现迟滞的动态特性,用ARX模型表征迟滞环的率相关性,从而建立了Hammerstein级联模型。并从精密定位系统中采集了实测数据,通过电容传感器获取压电陶瓷执行器给定电压下的位移值,对所提出的模型进行了实验。实验表明:该模型具有较好的性能,辨识过程简便且易于工程实现。(本文来源于《传感器与微系统》期刊2019年09期）
张新良,贾丽杰,付陈琳[2]（2019）在《神经网络NARX压电陶瓷执行器迟滞建模》一文中研究指出为了准确描述压电陶瓷执行器中存在的速率依赖性迟滞,给出了一种由迟滞环节和动态环节构成的串联块模型。迟滞环节的数学模型通过引入描述梯度变化的迟滞算子,将多值映射转化为扩展输入空间上的一一映射,使用前向神经网络来逼近。基于迟滞模型,引入线性动态模型描述压电陶瓷迟滞输出的速率依赖性,构造神经网络NARX(nonlinear autoregressive model with exogenous inputs)模型。进一步,给出了模型参数优化的递推随机牛顿算法。实验结果验证了所提出的模型和估计算法的有效性。(本文来源于《控制工程》期刊2019年05期）
潘云凤[3]（2019）在《压电陶瓷执行器迟滞非线性系统的辨识及控制算法研究》一文中研究指出以压电陶瓷作为位移检测传感器的微执行器具有体积小、能耗低、定位准确等优点,但其固有的迟滞特性,使得它难以在超精密定位系统中完全发挥作用。与宏执行器相比,压电陶瓷材料的微执行器行程短、控制方案复杂。这使得对压电陶瓷执行器的迟滞特性进行精确建模,并设计简洁的控制方案,成为了学术界及工业界亟待解决的问题。智能算法作为新兴的研究策略,以其高效性、健壮性、自适应性,在建模和控制领域逐渐发挥作用。本文基于智能算法,在迟滞非线性系统辨识与控制方法方面展开研究。具体研究内容如下:(1)提出了一种基于Hammerstein系统的两阶段辨识方法,用于含有迟滞非线性的压电陶瓷执行器的建模。第一阶段是采用一种preisach类迟滞算子,将迟滞的多值映射转为单值映射。再结合等距映射法将多维迟滞数据映射到低维空间。然后将经处理的低频数据输入改进的极限学习机进行训练,得到静态迟滞模型参数;第二阶段是把经过同样处理的高频迟滞数据输入参数已知的极限学习机模型,得到Hammerstein模型的中间变量。再用自回归各态历经(Autoregressive Exogenous,ARX)模型建立动态线性部分的模型,采用递推最小二乘法得到模型的动态参数,实验结果证明了该辨识方法的可行性。(2)提出了一种基于Backlash描述函数算子的辨识方法,用于精密定位系统中压电陶瓷执行器的迟滞非线性特性建模。该方法引入了一个新颖的Backlash描述函数迟滞算子来描述迟滞非线性的轮廓,并利用扩展的输入空间方法将迟滞特性的多值映射转换为单值映射。采用引力搜索算法优化支持向量回归机,建立了静态模型。基于ARX模型表征率相关迟滞环,进而建立Hammerstein级联模型。对实际的精密定位系统采集了数据进行测试,通过电容传感器获取压电陶瓷执行器在给定电压下的位移值,进行了模型验证。测试结果表明,基于本文方法所建模型精度高,辨识过程简便且易于工程实现。(3)针对含有迟滞非线性的压电陶瓷执行器的控制问题,考虑一类具有输入饱和非线性的迟滞非线性系统,提出了一种反演预设性能控制方法。采用能分离出扰动项的Backlash-Like微分方程模型来表征系统中的迟滞非线性,结合神经网络算法逼近该迟滞模型解耦的扰动项,通过改进的预设性能函数和误差变换方法建立系统等效误差模型,设计反演预设性能控制器;而输入受限问题则单独设计辅助抗饱和补偿器来解决。基于李雅普诺夫稳定理论进行了稳定性分析,并仿真验证了该控制方法的可行性。(本文来源于《浙江理工大学》期刊2019-03-06）
付裕[4]（2018）在《压电陶瓷执行器的建模及控制方法研究》一文中研究指出随着MEMS(微电子机械系统)技术的不断发展,微纳米操作已经成为科研领域关注的重点话题之一。微纳操作技术是一门结合了精密仪器技术、控制工程、计算机技术的综合性很强的学科,该技术不仅可以实现对机械上纳米级部件的操作,同时还能实现生物学上关于细胞或大分子的操作。对细胞级的操作对象进行移动、拾取、切割等操作是纳米操作领域研究的重点。本文的研究对象即为系统操作过程中的驱动器——压电陶瓷执行器。压电陶瓷作为一种新型功能材料,其具有响应速度快、控制精度高、驱动力大、体积轻便等优点。本文针对压电陶瓷本身的材料特性,首先对压电的压电效应、压电晶体等知识进行了分析介绍。由于压电陶瓷执行器本身具有迟滞、蠕变、温度等材料特性,本文着重阐述了压电陶瓷所具有的迟滞非线性的成因,并从电致伸缩效应、铁电效应和逆压电效应叁方面综合分析特性的形成原因。压电陶瓷执行器本身的迟滞非线性特性是影响系统精确度的主要原因,因此针对迟滞非线性进行建模分析。本文选择Bouc-Wen模型和Duhem模型作为压电陶瓷执行器的迟滞模型雏形,并分别对两种模型进行建模分析。对于Bouc-Wen模型,对其系统方程进行简化分析,根据系统的输入曲线进行辨识获得对应的模型参数。对于Duhem模型,利用Weierstrass第一逼近定理对模型中的各项参数进行辨识并进一步获取参数。压电陶瓷执行器对动态响应性能的要求较高,为达到系统要求本文选择模糊PID控制方法作为系统的控制方法,并进一步确定该控制方法的隶属度函数和模糊整定规则等参数。为验证Bouc-Wen模型和Duhem模型的可行性,应用Simulink工具建立控制器的仿真模型,并以阶跃信号、正弦信号和叁角波作为输入信号观察系统的响应曲线,与实际输出曲线对比,结果显示应用Duhem迟滞模型的实际输出结果与仿真结果图像更加吻合。本文选择Duhem迟滞模型,应用模糊PID控制方法,达到对压电陶瓷执行器应用Duhem迟滞模型成功建模的研究目的。(本文来源于《哈尔滨理工大学》期刊2018-03-01）
韩婷婷[5]（2017）在《基于Hammerstein模型压电陶瓷执行器迟滞非线性建模及控制方法》一文中研究指出微纳米执行器是微纳米定位技术的核心元件,寻找性能优良的执行器材料对提高微纳米定位精度具有十分重要的意义。压电陶瓷是一种能使机械能量和电能量之间相互转换的智能执行器材料,它具有价格低、质量轻、频率响应快、位移精度高、驱动力大等优越点,近些年成为了一个研究热点,并广泛应用于航天航空、机器人、微控制工程等领域。然而压电陶瓷材料存在迟滞现象,该特性导致压电陶瓷执行器响应速度变慢、可控性变差,严重阻碍压电陶瓷执行器的应用与发展。因此,如何消除迟滞现象成为实现压电陶瓷执行器精密位移控制必须要攻克的难题。消除迟滞非线性常用的思路可归纳为建模和控制两种,针对压电陶瓷执行器中率相关迟滞非线性的现象,本文首先对其建立率相关迟滞非线性模型,由于传统KP模型属于率不相关的迟滞非线性模型,本文因此在经典KP模型的基础上加以改进,构造出Hammerstein模型,该模型可以描述压电陶瓷执行器中频率相关迟滞非线性(率相关迟滞非线性)。此模型由经典KP模型与传递函数串级组成,KP模型用来表征迟滞非线性,传递函数部分用来描述动态率相关性特性。其次,本文分步对其进行参数辨识,并采用和声搜索优化算法和蝙蝠和声混合优化算法对KP模型的密度函数进行辨识,选取误差较小的一种辨识算法。最后,为了减小甚至消除率相关迟滞非线性对位移控制精度的影响,本文提出了叁种控制方案:第一种控制方案是迟滞逆模型补偿的前馈控制方案,实验表明,本文所提出的前馈控制器有效地减少了率相关迟滞非线性对位移控制精度的不利影响。开环控制虽然提高了跟踪精度,但是系统的抗干扰能力较弱,于是本文提出第二种控制方案,采用BP算法整定PID参数与前馈相结合的复合控制方案,进一步提高了控制精度,而且增强了系统的抗干扰能力。由于复合控制仍然是基于模型的控制方法,那么建模不确定性依然会削弱控制效果。第叁种方案是一种无需逆模型的控制方案,主要思想是基于神经网络逼近非线性函数的超强能力,用两个神经网络分别逼近控制系统函数关系中的两个未知量,以达成系统输出无差跟踪系统输入的理想目的。实验数据表明,同复合控制相比,神经网络控制的最大误差和均方根误差均有减小。实验结果证明了神经网逼近非线性函数控制系统的跟踪精度优于压电陶瓷执行器复合控制系统的精度。(本文来源于《吉林大学》期刊2017-06-01）
李铀,李六平,李辽斌[6]（2016）在《压电陶瓷执行器控制方法研究》一文中研究指出纳米定位技术是纳米测量、纳米加工的核心技术之一。在纳米定位技术中,应用最为广泛的定位元件是压电陶瓷执行器。现以具有迟滞非线性的压电陶瓷执行器为对象,展开基于压电陶瓷执行器驱动的纳米定位系统的跟踪控制方法研究,使用全局滑模控制方法进行控制。实验表明,所采用的全局滑模控制方法使得压电陶瓷执行器的控制精度得到较大的提高。(本文来源于《轻纺工业与技术》期刊2016年03期）
熊蕊[7]（2016）在《基于相似性的压电陶瓷执行器迟滞建模、补偿控制及分岔分析》一文中研究指出压电陶瓷执行器具有体积小、精度高、响应快、功耗低等优点,被广泛应用于精密定位技术中。但是压电陶瓷执行器存在的迟滞非线性会影响精密定位系统精度。为了提高基于压电陶瓷执行器精密定位系统的控制精度、稳定性和可靠性,论文重点围绕压电陶瓷执行器迟滞建模、补偿控制及振动分岔分析开展研究工作。首先,针对压电陶瓷执行器输出位移信号的相似性现象,开展时间序列相似性建模方法研究。从时间序列相似性的角度讨论了压电陶瓷执行器在不同极值、不同频率的电压信号时间序列的激励下,输出位移时间序列之间的几何相似性关系以及时间尺度相似性关系,建立了输入电压时间序列的极值与几何相似性因子、输入电压时间序列的频率与时间尺度相似性因子之间的关系;针对多极值输入信号的情况,利用主环位移极值固定的特性,提出了几何相似性校正关系。基于位移时间序列之间的相似性关系,建立了压电陶瓷执行器的时间序列相似性模型及其迟滞逆模型;然后将时间序列相似性逆模型应用于压电陶瓷执行器的前馈通路上对系统进行开环逆补偿控制。为了进一步提高控制精度及抗扰动能力引入PID反馈控制器,构成逆模型前馈补偿闭环控制;另外,针对基于时间序列相似性逆模型补偿的压电陶瓷执行器,反馈控制器采用了一种自适应积分滑模控制策略,使系统具有优良的抗干扰特点。所设计的控制策略对不同频率、不同形式的信号,实现了高精度跟踪控制。然后,针对压电陶瓷执行器迟滞曲线的段相似性现象,开展段相似性模型建模方法研究。在时间序列相似性的基础上,针对相似性关系只适用于迟滞曲线段的转折点在参考主环上,建立了不同极值电压的迟滞曲线段之间的相似关系,针对其他情况,利用压电陶瓷执行器迟滞非线性的一致特性和擦除特性,得到了转折点不在参考主环上的迟滞曲线段与转折点在参考主环上的迟滞曲线段之间的关系,建立了与不同主导极值点相关的迟滞曲线段之间的段相似性模型。另外,考虑频率相关性,建立了迟滞环的时间尺度相似性关系。与Preisach模型相比,该模型更直观,结构更简单,所需计算量和存储量更少。实验证明,段相似性迟滞模型具有更好的建模精度和动态性能。再次,针对压电陶瓷执行器迟滞环和逆迟滞环的增量相似性现象,开展增量相似性模型及其逆模型研究。为消除转折点位移的影响,以迟滞曲线各转折点为参考点,研究迟滞曲线相对其转折点的增量之间的相似性关系。建立了迟滞环转折电压与增量相似性因子之间的关系,进而建立了增量相似性模型。该模型省去了相似性关系的常数项,不用进行相似性关系的校正,进一步降低了计算复杂度,简化了模型结构。研究了逆迟滞曲线相对其转折点的增量之间的相似性关系,建立了逆迟滞环转折点电压与逆迟滞曲线增量相似性因子之间的关系,并基于逆迟滞曲线的增量相似性关系直接建立增量相似性逆模型。相比于时间相似性逆模型,该模型具有更简单的建模过程,可直接由参考逆迟滞环得到,具有较好的动态性能,且结构简单,计算量小。实验证明,对于不同频率、不同形式的信号,基于增量相似性逆模型的开环逆补偿控制具有很好的跟踪精度。为了提高系统的抗扰动能力,进一步提高控制精度,采用增量相似性逆模型前馈补偿闭环控制方法,分别采用PID反馈控制器和PID指数时变滑模控制器对不同频率、不同形式的信号,实现了高精度跟踪控制。最后,针对迟滞非线性系统的非线性振动分岔分析问题,开展了基于Backlash自适应滤波器的压电陶瓷执行器迟滞非线性控制系统强迫激励振动响应与奇异性分析方法研究。在强迫激励振动响应方面,采用增量谐波平衡法求解该类含比例控制器的迟滞非线性闭环控制系统在简谐激励下的稳态周期解,并引入Floquet理论分析系统周期解的稳定性。通过Runge-Kutta数值积分法对近似迭代法的精确性进行了验证,并分析了控制器参数对系统性能的影响。在分岔分析方面,研究了系统在简谐激励下的主共振,利用平均法得到了系统的分岔方程,并用奇异性理论进行了分析,得到了转迁集和分岔图。另外还研究了系统参数对开折参数和分岔参数的影响,从而为系统参数的选择提供理论指导。(本文来源于《北京理工大学》期刊2016-06-01）
纪实[8]（2015）在《压电陶瓷执行器的精密运动控制》一文中研究指出随着高精度工业的快速发展,对于微米级甚至纳米级定位系统的需求变得越来越必不可少。压电陶瓷执行器由于有着纳米级定位分辨率、高刚度与响应速度快等特点而得到了广泛的应用。压电陶瓷执行器的非线性磁滞效应严重制约了其运动精度。为了解决这个问题,本文讨论了压电陶瓷执行器的位置控制和轨迹跟踪控制问题。首先,文中提出了一种基于部分模型信息的PID滑模控制方法。为了减小在平衡点附近的高频震颤,我们引入了一种饱和函数来代替符号函数。其次,考虑到实际情况中模型信息可能不容易获得,我们提出了一种完全不基于模型信息的PID滑模控制方法。最后,为了减少由于不基于模型信息而导致控制器参数过大的情况,通过自适应控制方法来估计系统未知参数的值,提出了一种完全不基于系统模型信息的自适应PID滑模控制方法。应用Lyapunov方法分析了上述叁种方法作用下的闭环系统的全局渐近稳定性,并对所提出的控制方法进行了数值仿真,验证了其有效性。(本文来源于《西安电子科技大学》期刊2015-12-01）
唐强,吉方,陈东生,刘广民,张连新[9]（2015）在《压电陶瓷执行器的动态迟滞建模与零相差前馈补偿控制》一文中研究指出压电陶瓷执行器在动态应用中具有迟滞非线性,给动态精密跟踪控制带来了许多困难。针对压电陶瓷迟滞特性提出了一种相移迟滞非线性模型,建模的相对误差小于0.4%;基于相移迟滞模型给出了迟滞补偿方法,实现了开环系统的线性化。同时,根据相移迟滞模型,为PID闭环系统设计了零相差前馈控制器进行指令预补偿。实验结果表明,零相差前馈控制使系统在给定频段内实现了良好的跟踪性能,有效地将跟踪控制相对误差降到0.36%以下。(本文来源于《组合机床与自动化加工技术》期刊2015年09期）
何山波[10]（2015）在《基于改进KP模型的压电陶瓷执行器控制方法研究》一文中研究指出压电陶瓷执行器具备输出亚微米分辨率位移的特性，因此被广泛的应用于各种微观、精密定位场合。然而，压电陶瓷执行器输出位移的控制精度受其迟滞、非线性和蠕变等特性的影响。为了降低或消除压电陶瓷执行器迟滞非线性，获取高精度的位移控制效果，本文就如何建立高精度的压电陶瓷执行器迟滞非线性模型，设计出合理的、有效的控制方案展开研究。本文，首先介绍了压电陶瓷执行器工作原理和性能，并对其存在的主要问题加以总结，概括出以往学者为解决压电陶瓷执行器迟滞非线性等特性而提出的各种控制方法和研究成果。通过比较和分析已有的迟滞模型，确定采用Krasnosel’skii-Pokrovskii（KP）模型建立压电陶瓷执行器迟滞模型。考虑本文研究的实际情况，将输入电压变化率引入到该模型中，得到动态KP迟滞算子，使其具备描述压电陶瓷执行器动态特性的能力。随后，分别采用粒子群算法（PSO）和线性时延神经网络（DTNN）对KP模型中的密度函数进行辨识。通过对基于两种辨识方法得到的仿真结果进行比较、分析，可知基于DTNN辨识得到的KP模型仿真结果精确度更高、运行速度更快。在建立压电陶瓷执行器迟滞模型的基础上，采用广义回归神经网络（GRNN）求取压电陶瓷执行器迟滞逆模型，并利用该逆模型设计出前馈控制方案，对压电陶瓷执行器实施前馈补偿控制。由于前馈补偿控制方案难以消除外界的干扰，并且PID控制器存在参数难以整定等问题，因此本文在前馈控制方案的基础上，提出基于遗传算法调节PID控制器参数的复合控制方案。仿真结果表明该复合控制方案使压电陶瓷执行器最大位移误差由开环控制的1.97%降低到1.18%，其控制效果有明显的改善。然而该复合控制方案无法实时调整PID控制器参数，因此提出前馈控制器与神经网络PID控制器相结合的复合控制方法。采用具有自适应性的神经网络实时调整PID控制器参数，其仿真结果表明该方案能有效地将压电陶瓷执行器最大位移误差降低到0.59%。最后，提出将前馈控制器、神经网络PID和自适应逆控制相结合的双闭环复合控制方案，该控制方案不仅能降低控制系统误差，而且能根据系统误差对所建立的模型进行调整。通过仿真结果可知，双闭环复合控制方案最大位移误差为0.15%，与神经网络PID复合控制方案仿真结果相比较，该方案能更有效地提高压电陶瓷执行器位移的控制精度。(本文来源于《吉林大学》期刊2015-06-01）
压电陶瓷执行器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了准确描述压电陶瓷执行器中存在的速率依赖性迟滞,给出了一种由迟滞环节和动态环节构成的串联块模型。迟滞环节的数学模型通过引入描述梯度变化的迟滞算子,将多值映射转化为扩展输入空间上的一一映射,使用前向神经网络来逼近。基于迟滞模型,引入线性动态模型描述压电陶瓷迟滞输出的速率依赖性,构造神经网络NARX(nonlinear autoregressive model with exogenous inputs)模型。进一步,给出了模型参数优化的递推随机牛顿算法。实验结果验证了所提出的模型和估计算法的有效性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
压电陶瓷执行器论文参考文献
[1].潘云凤,潘海鹏,赵新龙.压电陶瓷执行器的动态迟滞非线性特性建模[J].传感器与微系统.2019
[2].张新良,贾丽杰,付陈琳.神经网络NARX压电陶瓷执行器迟滞建模[J].控制工程.2019
[3].潘云凤.压电陶瓷执行器迟滞非线性系统的辨识及控制算法研究[D].浙江理工大学.2019
[4].付裕.压电陶瓷执行器的建模及控制方法研究[D].哈尔滨理工大学.2018
[5].韩婷婷.基于Hammerstein模型压电陶瓷执行器迟滞非线性建模及控制方法[D].吉林大学.2017
[6].李铀,李六平,李辽斌.压电陶瓷执行器控制方法研究[J].轻纺工业与技术.2016
[7].熊蕊.基于相似性的压电陶瓷执行器迟滞建模、补偿控制及分岔分析[D].北京理工大学.2016
[8].纪实.压电陶瓷执行器的精密运动控制[D].西安电子科技大学.2015
[9].唐强,吉方,陈东生,刘广民,张连新.压电陶瓷执行器的动态迟滞建模与零相差前馈补偿控制[J].组合机床与自动化加工技术.2015
[10].何山波.基于改进KP模型的压电陶瓷执行器控制方法研究[D].吉林大学.2015
论文知识图
