压电柔顺微操作器的H_(∞)反馈控制

作     者：李存尧 杨依领 吴高华 魏燕定 LI Cunyao;YANG Yiling;WU Gaohua;WEI Yanding

作者机构：宁波大学机械工程与力学学院宁波315211 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室杭州310027 

出 版 物：《振动．测试与诊断》 (Journal of Vibration,Measurement & Diagnosis)

年 卷 期：2023年第43卷第1期

页      面：144-151,203页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51805276,51975517) 浙江省自然科学基金资助项目(LQ18E050003) 宁波市自然科学基金资助项目(2018A610152)。 

主　　题：柔顺微操作器 H_(∞)反馈控制 压电纤维驱动器 迟滞模型 

摘      要：为保证压电柔顺微操作器的精准性和稳定性,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,首先,通过在传统Prandtl-Ishlinskii(简称PI)迟滞模型上串联死区算子,建立改进PI迟滞模型并设计相应前馈控制器;其次,将系统模型分解为线性可逆分量和有界分量,并构建权重函数和增广模型设计H_(∞)反馈控制器,以保证系统的稳定性和精准性;最后,以压电纤维驱动的单自由度柔性微操作器为例,搭建实验测控系统。实验结果表明:在前馈控制下,压电柔顺微操作器的迟滞量从16.5%下降到4.4%,改进PI迟滞模型是可行的。当参考轨迹为阶跃和不同频率的正弦信号、甚至改变微操作器结构参数时,H_(∞)反馈控制均能有效跟踪给定参考信号且相对控制误差较小,验证了所设计H_(∞)反馈控制器的有效性。