【摘 要】
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压电作动器是指利用压电陶瓷材料的逆压电效应,将电能转换为驱动位移的器件,被广泛应用于高精度的定位控制和微观测量与操作领域。然而,由于压电作动器本身存在迟滞非线性,会严重影响其在跟踪定位系统中的精度,甚至会造成系统不稳定。因此,本文以压电作动器为研究对象,建立高精度模型用于描述迟滞特性,并设计有效的控制策略用于消除迟滞非线性对于定位系统的影响。（1）介绍了Simulink/xPC Target实时仿
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压电作动器是指利用压电陶瓷材料的逆压电效应,将电能转换为驱动位移的器件,被广泛应用于高精度的定位控制和微观测量与操作领域。然而,由于压电作动器本身存在迟滞非线性,会严重影响其在跟踪定位系统中的精度,甚至会造成系统不稳定。因此,本文以压电作动器为研究对象,建立高精度模型用于描述迟滞特性,并设计有效的控制策略用于消除迟滞非线性对于定位系统的影响。（1）介绍了Simulink/xPC Target实时仿真环境,从仿真系统硬件设备选型和软件环境要求角度,研究影响系统实时性、可靠性和稳定性指标的关键因素。基于Simulink/xPC Target实时仿真环境搭建了压电作动器跟踪定位系统,并对半实物仿真系统进行初始化测试,消除零输入响应下系统的零偏和漂移问题。（2）建立Hammerstein率相关性迟滞模型,由改进的Bouc-Wen模型和二阶传递函数模型串联构成。由于传统Bouc-Wen模型存在参数的冗余,并且模型的迟滞曲线关于原点对称,因此对传统的Bouc-Wen模型进行化简得到标准化的Bouc-Wen模型,在标准化模型的基础上引入多项式函数来描述非对称迟滞曲线,并使用人工蜂群算法对模型进行辨识。与经典Bouc-Wen模型相比改进后的模型能够更加精确的描述压电作动器的迟滞非线性,所提出的Hammerstein模型能够描述不同频率下的迟滞曲线。（3）设计一种基于逆模型补偿的反馈控制方法。采用基于Bouc-Wen逆模型的迟滞补偿器,由于开环补偿策略存在补偿误差和对系统外部扰动敏感等问题,设计了基于滑模状态观测器的滑模控制策略,滑模状态观测器用于获得系统的全状态量并将系统的速度状态反馈给滑模控制器构成闭环控制系统。证明了整个闭环系统的稳定性,并将所设计的控制策略应用在压电作动器跟踪定位系统中,验证了其有效性。
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