基于Bouc-Wen模型的压电执行器的前馈线性化控制器.pdfVIP

学兔兔 第36卷 第 7期 仪 器 仪 表 学 报 Vo1．36No．7 2015年7月 ChineseJournalofScientificInstrument Ju1．2015 基于 Bouc-Wen模型的压 电执行器的前馈线性化控制器 王代华，严松林，朱 炜 (1．重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室 重庆 400(0 ；2．重庆大学光电工程学院 精密与智能实验室 重庆 4OOO44) 摘 要：本文提出并研究了利用Bouc—Wen模型构建压电陶瓷执行器的迟滞位移在线观测器的方法，并采用迟滞位移在线观测 器构成前馈控制系统实现了压电陶瓷执行器的输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化。在此基础上设计了相应的数 字控制算法 ，实现了一种基于数字信号处理器的前馈线性化控制器 ，建立了相应的实验装置并进行 了实验验证。实验结果表 明，当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0．5Hz幅值5V的正弦电压时(功率放大器放大倍数为20倍)，压电陶瓷执行 器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为 1．25Ixm和2．37％；当前馈线性化控制器的输入控制电压为频率0．5Hz幅值递 增的三角波电压时，压电陶瓷执行器输出位移的最大绝对误差和非线性度分别为 1．80p,m和3．06％。采用DSP实现的前馈线 性化控制器能够较好地实现压电陶瓷执行器输出位移与输入控制电压之间迟滞关系的线性化，而且 由于是开环控制，成本 较低 。 关键词：压电陶瓷微执行器；迟滞 ；线性化；Bouc—Wen模型；前馈控制 中图分类号：TP211．4 TH701 文献标识码：A 国家标准学科分类代码：510．8010 Bouc．W enmodelbasedfeedforwardlinearization controllerfor piezoceramicm icro-actuators W angDaihua，YahSonglin，ZhuWei (．KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnology，SystemsoftheMinistryofEducation0厂China，Chongqing400044，China； 2．PrecisionIntelligenceLaboratory，Collage OptoelectronicEngineering，ChongqingUnive~ity，Chongqing400044，China) Abstract：Inthispaper，themethodtoconsturctanon—lineobserverforthehysteresisdisplacementofthepiezoceramicmicro—actuator (PMA)utilizingtheBouc-Wenmodelisproposedandexplored．Andthehysteresisrelationshipbetweentheoutputdisplacementandthe appliedcontrolvoltageofthePMA islinearizedwiththefeedforwardcontrolsystem obtainedfrom theon—lineobserverofthehysteresis displacement．Basedonthelinearizationmethod，thecorrespondingdigitalcontrolalgorithm isdesignedandafeedforwardlinearization controllerbasedonadigitalsignalproce