压电定位系统建模及滑模逆补偿控制（英文）

作     者：李智斌 辛源泽 张建强 孙崇尚 李智斌;辛源泽;张建强;孙崇尚

作者机构：山东科技大学电气与自动化工程学院 南京大学高端控制与智能运维研发中心 

出 版 物：《中国光学(中英文)》 (Chinese Optics)

年 卷 期：2025年第18卷第01期

页      面：170-185页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(No.U23A20336,No.52227811,No.61933006) 山东省自然科学基金(No.ZR2021QF117,No.ZR2021QF140) 

主　　题：压电定位系统 迟滞非线性 Hammerstein模型 P-I模型 系统辨识 滑模控制 

摘      要：为了提高压电定位系统（Piezo-positioning system）的控制性能，对迟滞特性产生的影响及其补偿控制方法进行了研究。利用Hammerstein模型表征压电陶瓷定位器的动态迟滞非线性特性，分别以Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型和Hankel矩阵系统辨识法求得的模型表示Hammerstein模型的静态非线性部分和动态线性部分。此模型对于200 Hz以内的典型输入频率具有较好的泛化能力。在此基础上，还提出了基于P-I逆模型与积分增广的滑模逆补偿跟踪控制策略。实验结果表明，相较于PID逆补偿控制和无逆补偿的滑模控制，滑模逆补偿控制具有更加理想的阶跃响应，无超调且调节时间仅为6.2 ms，在频域内系统闭环跟踪带宽达到119.9 Hz，且扰动抑制带宽达到86.2 Hz。所提控制策略实现了迟滞非线性的有效补偿，提高了压电定位系统的跟踪精度与抗扰性能。