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基于LS-SVM的压电陶瓷作动器建模与控制

基于LS-SVM的压电陶瓷作动器建模与控制

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作者：尚爱鹏太原科技大学

学位级别：硕士

压电陶瓷作动器因其响应速度快、压电效应好、运动精度高等优点被广泛应用在工业生产中的精密定位领域中。但其本身所固有的率相关迟滞非线性严重削弱了系统的控制精度,甚至使系统失去稳定性,对其在工程领域的发展造成了严重的影响。因... 详细信息

压电陶瓷作动器因其响应速度快、压电效应好、运动精度高等优点被广泛应用在工业生产中的精密定位领域中。但其本身所固有的率相关迟滞非线性严重削弱了系统的控制精度,甚至使系统失去稳定性,对其在工程领域的发展造成了严重的影响。因此,本文以压电陶瓷作动器为研究对象,进行了以下几个方面的研究:1、针对压电作动器动态迟滞非线性,建立了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的迟滞模型。建模过程中,采用正弦扫描信号激励作动器以激发作动器在不同频率下的模态,模型检验结果表明了该模型对单一频率和复合频率激励下的迟滞环均适用,模型精度较高。2、在建立LS-SVM迟滞模型的基础上,同样采用LS-SVM方法建立了作动器逆模型,并分别设计了内模控制器和前馈逆+PID反馈控制器。通过d SPACE平台构建了实验系统进行实时跟踪控制实验。实验结果表明,两种控制方法均可以有效地减少迟滞特性的影响,实现了对压电作动器的有效跟踪。3、对压电作动器建立了hammerstein-like率相关迟滞非线性模型。模型结构中,迟滞非线性部分用LS-SVM模型表示,动态线性部分用ARX模型表示。最后,通过不同频率下模型输出和实验输出对比验证了模型的准确性。4、在所建hammerstein-like率相关迟滞模型的基础上,设计了内模控制器和基于PID反馈的复合控制器。通过实验系统分别对两种控制方案进行实时跟踪控制实验。实验结果验证了控制方案的精确性。

关键词：压电陶瓷作动器率相关迟滞非线性内模控制最小二乘支持向量机 hammerstei-like模型

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