發(fā)布時間：2020-12-26 19:33

　　微觀納米時代的到來推動納米驅(qū)動定位技術(shù)迅速發(fā)展。壓電驅(qū)動微定位平臺是由壓電陶瓷材料驅(qū)動器組成,因具有微納米級位移分辨率和快速頻率響應(yīng)速度得以在納米尺度定位領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。但是,壓電驅(qū)動微定位平臺內(nèi)部的壓電材料在極化過程中會伴隨復(fù)雜的遲滯效應(yīng)產(chǎn)生,導(dǎo)致平臺定位精度大幅下降、定位性能嚴重受損,最終限制其在納米精度驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用。本論文以壓電驅(qū)動微定位平臺為研究對象,針對內(nèi)部遲滯非線性進行深入研究,旨在精確描述遲滯特性并有效消除遲滯影響,實現(xiàn)壓電驅(qū)動微定位平臺的高精密驅(qū)動定位控制,從而擴展其應(yīng)用前景。本論文主要研究內(nèi)容如下:考慮Duhem微分方程的輸入方向改變會影響其輸出特性,進而造成參數(shù)辨識困難,通過引入線性部分提出基于內(nèi)點算法的Duhem靜態(tài)模型表征壓電驅(qū)動微定位平臺的靜態(tài)遲滯特性。為進一步描述平臺動態(tài)遲滯特性,將對角遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與Duhem靜態(tài)模型串聯(lián),建立基于梯度下降算法的在線Duhem動態(tài)模型。不同驅(qū)動信號對比建模實驗結(jié)果驗證了Duhem動態(tài)模型的有效性。為消除壓電驅(qū)動微定位平臺的復(fù)雜遲滯非線性,基于遲滯模型設(shè)計了相應(yīng)的開環(huán)逆補償控制方法。由于Duhem靜態(tài)模型具有單獨遲滯結(jié)構(gòu),通... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實驗系統(tǒng)裝置圖

第2章壓電驅(qū)動微定位平臺Duhem動態(tài)模型的建立23圖2.7實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.4.2模型實驗驗證為了驗證提出的Duhem動態(tài)模型的有效性和優(yōu)越性，采用不同頻率f的正弦電壓信號vt45sin2ft1245分別激勵壓電驅(qū)動微定位平臺、Duhem靜態(tài)模型和Duhem動態(tài)模型，將位移傳感器測量而來并經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)換得到的平臺實際輸出與Duhem靜態(tài)模型輸出和Duhem動態(tài)模型輸出做對比，在線完成對比建模實驗。實驗結(jié)果如圖2.8-圖2.10所示，其中（a）圖是不同頻率正弦信號下Duhem靜態(tài)模型、Duhem動態(tài)模型及平臺實際的輸出遲滯環(huán)對比曲線；（b）圖是Duhem靜態(tài)模型和Duhem動態(tài)模型的誤差對比曲線。從縱向分析，根據(jù)圖2.8-圖2.10（a）所示的實驗結(jié)果得知，壓電驅(qū)動微定位平臺的實際輸出遲滯環(huán)隨著輸入驅(qū)動電壓頻率的增加而變寬，并表現(xiàn)出最大輸出位移減小，最小輸出位移增大的趨勢。由此得出輸入頻率越高，遲滯作用越大的結(jié)論。然后分析Duhem靜態(tài)模型和Duhem動態(tài)模型的實驗現(xiàn)象，結(jié)果表明在10Hz以下的低頻信號驅(qū)動下，Duhem靜態(tài)模型和Duhem動態(tài)模型都能很好得擬合平臺實際輸出。然而在20Hz以上的高頻信號激勵下，相比于Duhem靜態(tài)模型，Duhem動態(tài)模型能夠更加準(zhǔn)確地描述平臺的動態(tài)遲滯非線性，建模精度更高。通過對圖2.8-圖2.10（b）所示的實驗結(jié)果進行分析，明顯看出不同頻率正弦信號驅(qū)動下的Duhem動態(tài)模型的誤差均比Duhem靜態(tài)模型的誤差小，進一步證實了提出的Duhem動態(tài)模型對率相關(guān)遲滯特性出色的描述能力。（a）遲滯環(huán)輸出曲線（b）建模誤差曲線圖2.8正弦波激勵下對比建模實驗（1Hz）

第4章壓電驅(qū)動微定位平臺的滑�？刂品椒�55圖4.10帶載情況下的壓電驅(qū)動微定位平臺表4.3正弦信號下空載與帶載滑�？刂茖Ρ日`差（1Hz）負載重量RMSE（μm）MAE（μm）MER（%）0g0.01660.01330.20100g0.01660.01330.21200g0.01660.01330.22300g0.01660.01330.22400g0.01660.01320.22500g0.01660.01320.21表4.4正弦信號下空載與帶載滑�？刂茖Ρ日`差（20Hz）負載重量RMSE（μm）MAE（μm）MER（%）0g0.16930.13160.93100g0.16960.13210.94200g0.16990.13240.92300g0.17000.13260.94400g0.17020.13250.93500g0.17030.13260.93

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]壓電微納定位平臺軌跡跟蹤控制方法研究[D]. 徐瑞.吉林大學(xué) 2019
[2]高速高精度運動平臺誤差分析與精度補償方法研究[D]. 盧林林.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2019

碩士論文
[1]原子力顯微鏡納米級定位平臺設(shè)計與測試技術(shù)研究[D]. 武興盛.中北大學(xué) 2019
[2]微透鏡陣列的約束電化學(xué)刻蝕加工技術(shù)與系統(tǒng)[D]. 趙相暉.上海交通大學(xué) 2014



本文編號：2940337