本文關(guān)鍵詞： 壓電陶瓷 測試實驗臺 驅(qū)動電路 控制電路 自適應(yīng)魯棒控制　出處：《河北大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：壓電陶瓷是一種新興的功能陶瓷材料,在精密定位、微機電系統(tǒng)、微納米制造技術(shù)、納米生物工程等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用,成為不可缺少的材料之一。因此深入徹底的研究壓電陶瓷的靜動態(tài)特性以及控制性能,對于壓電陶瓷在各個領(lǐng)域的應(yīng)用將起到很大的幫助作用。本文針對壓電陶瓷的高精度測試和高性能控制問題,設(shè)計了壓電陶瓷測試實驗臺,本實驗平臺集控制電路、驅(qū)動電源以及機械結(jié)構(gòu)設(shè)計于一體。同時針對壓電陶瓷的非線性特性,研究了壓電陶瓷高性能控制算法。設(shè)計了壓電陶瓷性能測試試驗平臺的機械部分。由于壓電陶瓷的位移量很小,因此實驗臺的設(shè)計屬于微機械。通過合理的設(shè)計以及精密的加工與組裝,最終設(shè)計成了一個可以測量微小位移的實驗臺。完成了壓電陶瓷的驅(qū)動電源與控制電路設(shè)計與測試,可以輸出頻率、幅值、相位可控的多種波形,且控制電路上還設(shè)計有人機交互的鍵盤,液晶顯示器等。根據(jù)壓電陶瓷的非線性特性,本文設(shè)計了自適應(yīng)魯棒控制算法,采用基于非連續(xù)映射的參數(shù)自適應(yīng)律來對系統(tǒng)參數(shù)進行自適應(yīng)估計。在MatLab中構(gòu)建仿真環(huán)境,對所設(shè)計的控制算法進行了有效性驗證。仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的自適應(yīng)魯棒控制算法適用于壓電陶瓷控制系統(tǒng),能夠取得良好的輸出跟蹤控制效果。本文系統(tǒng)的完成了壓電陶瓷測試實驗臺的機械、電路的設(shè)計與實現(xiàn),完成壓電陶瓷的自適應(yīng)魯棒控制算法設(shè)計與仿真驗證,本文的工作為壓電陶瓷的性能測試與高精度控制奠定了的良好的基礎(chǔ)和可靠的依據(jù)。
[Abstract]:Piezoelectric ceramics is a new functional ceramic material, which has been widely used in precision positioning, micro-electromechanical systems, micro-nano manufacturing technology, nano-bioengineering and other fields. As one of the indispensable materials, the static and dynamic characteristics and control properties of piezoelectric ceramics are studied thoroughly. It will be helpful to the application of piezoelectric ceramics in various fields. In this paper, a piezoelectric ceramic test bench is designed for the high precision measurement and high performance control of piezoelectric ceramics. This experimental platform integrates control circuit, driving power supply and mechanical structure design. At the same time, it aims at the nonlinear characteristics of piezoelectric ceramics. The high performance control algorithm of piezoelectric ceramics is studied. The mechanical part of piezoelectric ceramic performance test platform is designed. The displacement of piezoelectric ceramics is very small. Therefore, the design of the experimental platform belongs to micromachined. Through reasonable design and precision processing and assembly. The design and test of the driving power supply and control circuit of piezoelectric ceramics are completed, which can output a variety of waveforms with controllable frequency, amplitude and phase. In the control circuit, there are also human-computer interactive keyboard, liquid crystal display and so on. According to the nonlinear characteristics of piezoelectric ceramics, the adaptive robust control algorithm is designed in this paper. The parameter adaptive law based on discontinuous mapping is used to estimate the system parameters adaptively. The simulation environment is constructed in MatLab and the validity of the proposed control algorithm is verified. The simulation results show that the proposed algorithm is effective. The designed adaptive robust control algorithm is suitable for piezoelectric ceramic control system and can achieve good output tracking control effect. The design and implementation of the circuit, the design and simulation of adaptive robust control algorithm of piezoelectric ceramics are completed. The work of this paper has laid a good foundation and reliable basis for the performance testing and high precision control of piezoelectric ceramics.
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ174.1;TP273

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本文編號：1487934