[發明專利]基于Backlash算子的自適應格型濾波器及其建模方法

有效

• 申請號: 201410124538.3
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN103956993B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 董寧;單鳳敏;劉向東;高聰哲;李洪娟
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于Backlash算子的自適應格型濾波器及其建模方法，屬于遲滯非線性系統建模技術領域。

背景技術

壓電陶瓷執行器（PEA）已經被廣泛應用于微位移技術，例如高精度制造廠，納米計量，原子力顯微鏡，掃描隧道顯微鏡，X射線成像等。他們在這個特定領域的廣泛應用源于他們的納米級位移分辨率，低功耗和快速的頻率響應。但是，壓電陶瓷執行器呈現出遲滯非線性，會嚴重影響位移精度或者引起震蕩，甚至會造成不穩定。為了達到較高的位移精度，很多學者提出了許多PEA的建模方法，例如Preisach模型,Prandtl-Ishlinskii模型,Bouc-Wen模型,Dehum模型等等。

目前存在的建模方法大都實現較復雜，不利于實際應用。Backlash模型由于其結構簡單，可以解析的求逆，被較多的應用于實時控制。該模型由一系列Backlash算子加權疊加組成。常見的基于Backlash算子的模型在遲滯特性參數的確認方面缺乏有效手段，且模型結構多采用離線神經網絡結構，實現較復雜。

Backlash算子具有遲滯特性如圖1所示。

Backlash算子滿足如下的連續傳遞特性：

p·r[x(t)]=x·(t)Pr[x(t)]-r≥x(t)0Pr[x(t)-r<x(t)<Pr[x(t)]+rx·(t)Pr[x(t)]+r≤x(t)]]>

其中：x(t)為Backlash算子輸入；P_r[x(t)]為Backlash算子輸出；r為滯環寬度。P_r[x(t)]的離散表達式為：

其中：x(n)為Backlash算子離散輸入；為Backlash算子離散輸出；r_i為滯環寬度；i為正整數。