[發(fā)明專利]壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒跋到y(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211520533.3
• 申請(qǐng)日: 2022-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN115933393A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪寒;肖習(xí);郭友明;黃林海;鮮浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

1.一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢摲椒ú捎肞reisach遲滯算子映射模型，所述Preisach遲滯算子映射模型由N個(gè)遲滯算子組成，N為正整數(shù)，每個(gè)遲滯算子加權(quán)后輸出大小為h，且具有不同的激發(fā)電壓閾值，遲滯動(dòng)態(tài)的大小取決于處于激發(fā)態(tài)遲滯算子輸出的疊加和，每個(gè)遲滯算子與信號(hào)采樣在拓展Preisach平面上可求出唯一的映射關(guān)系；所述方法包括以下步驟：

步驟S1、高速辨識(shí)校正，以控制信號(hào)S和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器辨識(shí)輸出y_i為輸入，以Preisach遲滯算子映射模型的辨識(shí)參數(shù)μ為輸出；

步驟S2、逆模型前饋補(bǔ)償，以期望輸入u_r和模型參數(shù)μ為輸入信號(hào)，輸出補(bǔ)償后電壓u；

步驟S3、模型校正反饋，通過Preisach遲滯算子映射模型位移輸出y_r與實(shí)際壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的位移輸出y的來確定模型參數(shù)是否需要二次辨識(shí)以進(jìn)行修正，通過控制信號(hào)S來控制系統(tǒng)是否需要重新進(jìn)行所述的步驟S1，以補(bǔ)償后的電壓u和模型參數(shù)v為輸入信號(hào)，獲得壓電陶瓷位移輸出信號(hào)y和高速辨識(shí)校正模塊的控制信號(hào)S。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢霾襟ES1包括：

步驟S11、在給定的建模參數(shù)L下產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的變幅值辨識(shí)信號(hào)u_i；

步驟S12、采用遲滯算子映射圖算法進(jìn)行辨識(shí)，以壓電陶瓷的辨識(shí)輸出y_i作為輸入，對(duì)與Preisach平面上每一個(gè)遲滯算子H₁₁,H₂₁,H₂₂,…,H_LL而言，其待辨識(shí)估計(jì)模型參數(shù)表示在Preisachj平面上位于(L,L)處的遲滯算子H_LL的待辨識(shí)參數(shù)，N表示遲滯算子的個(gè)數(shù)，u_max為壓電陶瓷的最大行程對(duì)應(yīng)的輸入電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢霾襟ES12中，所述Preisach遲滯算子映射模型的估計(jì)模型參數(shù)為：

其中，h為Preisach平面上每一個(gè)單遲滯算子的輸出值，N為建模的遲滯算子個(gè)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢霾襟ES2和所述步驟S3中，建立的逆模型以及估計(jì)模型為：

其中，規(guī)定了Preisach平面的范圍，使得在Preisach平面外的遲滯算子輸出量h_ij，P代表遲滯算子所在Preisach平面的集合，γ_ij[u(t)]代表了遲滯算子狀態(tài)，根據(jù)輸入電壓歷史值大小與其閾值來確定其處于激活狀態(tài)或未激活狀態(tài)，其值分別取0或1。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢霾襟ES11中，辨識(shí)信號(hào)生成模塊在給定模型取樣參數(shù)L的情況下生成對(duì)應(yīng)的變幅值辨識(shí)信號(hào)，該辨識(shí)信號(hào)的特點(diǎn)是每個(gè)子周期的幅值由待采樣Preisach遲滯算子的閾值間隔決定，每個(gè)子周期按照幅值增大的順序排列，該信號(hào)的具體形式可以是變幅值的階梯波，三角波或正弦波。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器遲滯非線性高速辨識(shí)和補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟冢霾襟ES12中，對(duì)于Preisach模型每個(gè)單遲滯算子輸出估計(jì)值的計(jì)算是根據(jù)遲滯算子映射圖算法完成的。