本文關鍵詞：壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性建模及控制方法研究

  更多相關文章： 壓電陶瓷驅動微定位平臺 遲滯非線性 KP模型 自適應混沌粒子群 變論域模糊控制 自適應模糊H∞控制

【摘要】：壓電陶瓷驅動微定位平臺作為微納米定位技術的關鍵核心器件,已經被廣泛應用于很多高精度定位工程領域中。然而壓電陶瓷驅動微定位平臺固有的遲滯非線性對系統(tǒng)的定位精度和穩(wěn)定性有一定的影響。本文以壓電陶瓷驅動微定位平臺為研究對象,以降低或消除壓電陶瓷驅動微定位平臺的遲滯非線性為目標,從建立高精度遲滯非線性模型和設計高精度遲滯補償控制方法兩方面展開了研究。首先對微定位平臺技術的發(fā)展以及壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性建模方法和控制方法的國內外研究現狀進行介紹,并加以總結分析。本文采用Krasnosel'skii-Pokrovkii(KP)模型建立壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性模型,并采用粒子群優(yōu)化算法對KP模型密度參數進行辨識。辨識結果表明基于粒子群辨識的KP遲滯模型能夠很好地描述壓電陶瓷驅動微定位平臺的遲滯非線性。針對粒子群辨識過程中容易出現的收斂緩慢、陷入局部最優(yōu)的不足,采用自適應混沌粒子群算法改進辨識過程。該算法進行混沌序列優(yōu)化和自適應慣性系數兩方面改進,有效避免種群陷入局部最優(yōu),加快收斂進程。對比辨識結果發(fā)現,基于自適應混沌粒子群辨識的KP遲滯模型精度更高,辨識速度更快。為了降低或消除壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性,首先采用模糊控制方案對其進行遲滯補償控制。根據已有的控制知識和經驗,設計了具有一系列模糊控制規(guī)則的模糊控制器,并采用三種不同形式的給定信號作為期望輸出進行仿真研究。仿真結果證明了所提模糊控制方案能夠很好地抑制壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性對定位精度的影響。為進一步提高控制精度,在模糊控制方案的基礎上,提出變論域模糊控制方案。該控制方案中,模糊論域隨著輸入信號誤差的變化發(fā)生伸縮變換,提高控制系統(tǒng)的誤差敏感性。仿真結果表明,變論域模糊控制相比于模糊控制,控制誤差更小,定位精度更高。最后,由于上述兩種控制方案過度依賴控制經驗,且在理論上缺乏嚴格的穩(wěn)定性和收斂性證明,因此提出一種基于遲滯非線性分解的自適應模糊H∞控制方案,并給出了基于Lyapunov函數法的閉環(huán)穩(wěn)定性證明。該控制方案通過自適應律調節(jié)模糊邏輯系統(tǒng)的權值參數來改變模糊控制器輸出,控制過程中無需過多的控制經驗。仿真結果表明,該控制方法對壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性補償控制效果更好,控制精度顯著提高,證明了該控制方案有效性和可行性。
【關鍵詞】：壓電陶瓷驅動微定位平臺 遲滯非線性 KP模型 自適應混沌粒子群 變論域模糊控制 自適應模糊H∞控制
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景與選題來源11-12
• 1.1.1 研究背景與意義11-12
• 1.1.2 選題來源12
• 1.2 微定位平臺國內外研究現狀12-16
• 1.2.1 微位移驅動器12-13
• 1.2.2 導軌支撐機構13-15
• 1.2.3 微定位平臺國內外研究現狀15-16
• 1.3 壓電陶瓷驅動微定位平臺控制方法研究現狀16-21
• 1.3.1 遲滯非線性建模方法研究現狀16-19
• 1.3.2 遲滯非線性控制方法研究現狀19-21
• 1.4 本文內容安排21-23
• 第2章 壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性建模與辨識23-37
• 2.1 基于KP模型的壓電陶瓷驅動微定位平臺遲滯非線性建模23-25
• 2.2 KP模型密度參數粒子群算法辨識25-30
• 2.2.1 粒子群算法原理及流程25-27
• 2.2.2 粒子群算法辨識結果與分析27-30
• 2.3 KP模型密度參數自適應混沌粒子群算法辨識30-35
• 2.3.1 自適應混沌粒子群算法原理及流程30-33
• 2.3.2 自適應混沌粒子群算法辨識結果與分析33-35
• 2.4 本章小結35-37
• 第3章 壓電陶瓷驅動微定位平臺模糊控制37-53
• 3.1 模糊控制理論概述37
• 3.2 模糊控制器設計37-44
• 3.2.1 模糊控制器結構及控制原理37-38
• 3.2.2 模糊控制器算法設計38-41
• 3.2.3 模糊控制仿真與分析41-44
• 3.3 變論域模糊控制器設計44-50
• 3.3.1 變論域模糊控制原理44-47
• 3.3.2 變論域模糊控制仿真與分析47-50
• 3.4 本章小結50-53
• 第4章 壓電陶瓷驅動微定位平臺自適應模糊H_∞控制53-67
• 4.1 模糊邏輯系統(tǒng)的萬能逼近原理53-54
• 4.2 問題的提出54-57
• 4.2.1 遲滯非線性分解54-55
• 4.2.2 控制目標55-57
• 4.3 自適應模糊H_∞控制57-62
• 4.3.1 模糊H_∞控制器設計57-58
• 4.3.2 模糊自適應算法58-60
• 4.3.3 穩(wěn)定性與收斂性分析60-62
• 4.4 仿真研究與分析62-66
• 4.5 本章小結66-67
• 第5章 全文總結67-69
• 5.1 全文總結67-68
• 5.2 下一步工作重點68-69
• 參考文獻69-75
• 作者簡介75-77
• 致謝77

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本文編號：692425