[發(fā)明專利]基于遺傳算法的壓電陶驅(qū)動器前饋與閉環(huán)復(fù)合控制方法、系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710728437.0
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107479379A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘博文
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32257
• 代理人: 楊慧林

1.一種基于遺傳算法的壓電陶驅(qū)動器前饋與閉環(huán)復(fù)合控制方法，其特征在于，將壓電陶瓷驅(qū)動器的期望位移r(t)輸入至前饋模型，前饋模型根據(jù)所述期望位移值r(t)運算得到壓電陶瓷驅(qū)動器的初始驅(qū)動電壓u_ε(t)；以壓電陶瓷位移或壓電陶驅(qū)動器位移為PID控制器的反饋信號，通過PID控制器對所述的初始驅(qū)動電壓u_ε(t)進行誤差消除，得到壓電陶瓷驅(qū)動器的驅(qū)動電壓，并利用遺傳算法對PID控制器的比例調(diào)節(jié)參數(shù)k_p，積分調(diào)節(jié)參數(shù)k_i，微分調(diào)節(jié)參數(shù)k_d進行優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遺傳算法的壓電陶驅(qū)動器前饋與閉環(huán)復(fù)合控制方法，其特征在于，所述的前饋模型為改進PI遲滯逆模型，所述改進PI遲滯逆模型通過改進PI遲滯模型求逆得到；

其中，改進PI遲滯模型表達為：所述改進PI遲滯模型分為上升部分和下降部分，當(dāng)輸入電壓增大時，采用一組權(quán)值，當(dāng)輸入電壓下降時，采用另一組權(quán)值；改進PI遲滯模型用以下公式表示，

z(t)=Σj=1n(pwpj+qwqj)*Fj(x(t),yj(ti-1),rj)=Σj=1n(pwpj+qwqj)*max{x(t)-rj,min{x(t)+rj,yj(ti-1)}}]]>

p=1,q=0x(t)≥x(ti-1)p=0,q=1x(t)<x(ti-1)]]>

式中，z(t)是壓電陶瓷驅(qū)動器的位移,w_pj表示輸入電壓上升時的權(quán)值，w_qj表示輸入電壓下降時的權(quán)值，r_j為遲滯算子的閾值；F_j()為當(dāng)前遲滯算子位移函數(shù)；x(t)是施加在壓電陶瓷驅(qū)動器上的電壓；i表示時刻；j＝1、2……n為遲滯算子個數(shù)；y_j(t_i-1)為前一時刻j階遲滯算子的輸出值；

上升權(quán)值和閾值的辨識方法與經(jīng)典PI遲滯模型的辨識方法相同；當(dāng)輸入電壓信號x(t)從最大值遞減到零時，那么輸出角度與輸入電壓的關(guān)系即為壓電陶瓷驅(qū)動器遲滯回線的大環(huán)下降部分，PI遲滯模型的下降權(quán)值就可以根據(jù)壓電陶瓷遲滯回線的大環(huán)下降部分的分段斜率求得；閾值的大小根據(jù)如下公式求得：

rj=j-12nx(t)max]]>

下降權(quán)值的大小根據(jù)遲滯曲線大環(huán)下降部分的斜率值來估計，估計公式如下:

zx=xmax-2r1-zx=xmax-2r2(xmax-2r1)-(xmax-2r2)=wq1zx=xmax-2r2-zx=xmax-2r3(xmax-2r2)-(xmax-2r1)=wq2+wq1...zx=xmax-2rj-zx=xmax-2rj+2(xmax-2rj)-(xmax-2rj+1)=wqj+wqj-1+...+wq2+wq1j=1,2,3,...n-1,nrn+1=max{x(t)}]]>

對改進PI遲滯模型求逆，得到改進PI遲滯逆模型，所述改進PI遲滯逆模型公式表示如下：

z-1(t)=Σj=1n(pwpj-1+qwqj-1)*Fj-1(x(t),yj-1(ti-1),rj)=Σj=1n(pwpj-1+qwqj-1)*max{x(t)-rj-1,min{x(t)+rj-1,yj-1(ti-1)}}]]>

p=1,q=0x(11)≥x(ti-1)p=0,q=1x(t)<x(ti-1)]]>

wpj-1=-wj(Σj=1jwj)(Σj=1j-1wj),j=1,...,n]]>

rj-1=Σj=1iwj(ri-rj),i=1,...,n]]>

基于改進PI遲滯逆模型求得壓電陶驅(qū)動器的初始驅(qū)動電壓值。