基于压电执行器的驱动控制系统设计

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:meisck
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
压电执行器具有体积小、力矩大、噪声小、位移的分辨率高、对外界的电磁环境要求低等优点,在精密定位中有着广泛的应用。但是,压电执行器自身的迟滞、蠕动等非线性特性和驱动要求,严重影响着其广泛应用。压电执行器的迟滞非线性使压电执行器在电压驱动的条件下,存在15%-20%的误差,同时其蠕变特性也增加其误差范围。故需要为本文所使用的压电执行器设计更加精确的驱动控制系统。本文首先对压电执行器的非线性进行了分析,在压电执行器的常用驱动方式中选用PWM开关式驱动方式来驱动压电执行器;并对压电执行器的迟滞非线性的常用模型进行了讨论,选用Bouc-Wen迟滞模型来对压电执行器建模,对压电执行器的控制方案论证,确定本文设计控制系统的方案是结合逆Bouc-Wen模型前馈控制和PI反馈控制的混合控制方案。本文为压电执行器设计的驱动电源是由ECU模块、直流电源模块、充放电模块和采样反馈模块几个模块组成的。实现了120V的直流高压稳压源,输出电流最大可达1A,且其静态纹波在0.05V左右。充放电模块采用能量守恒式充放电方式实现了0-100V的电压输出,实现了在120ms内完成压电执行器0到100V的升压。对驱动电源的线性度、阶跃响应、频响特性等性能进行实验,驱动电源实现了0-100V可调电源,精度约为0.2%,且具有良好的动态特性,非线性误差小,约为0.25%,输出电流最大可达1A。针对本文使用的压电执行器的迟滞特性使用Bouc-Wen模型建模并完成其参数辨识,通过其逆模型完成基于Bouc-wen模型的前馈控制。本文设计了PI反馈控制,设计了将前馈控制结合PI反馈控制的混合控制方法,通过时域测定法得到压电执行器的传递函数,并通过传递函数采用Matlab试凑法仿真得到了相应的控制参数。本文最后对整个控制系统进行实验测试。由测试得到,驱动控制系统静态输出时,压电执行器的位移输出误差在0.3%以下;动态输出时,在期望输出为1Hz的正弦信号时,误差在3%左右;对比在幅值相同,偏置相同,但频率分别为5Hz、10Hz和20Hz时的位移输出得到如下结论:压电执行器的输出误差随着频率增大而增大。最后,分析了压电执行器误差产生的原因,并针对驱动电源、模型建立、PI参数选择和环境因素等几个方面提出了改进方案。
其他文献
随着全国范围的天然气管网逐渐形成,管道运行安全管理的重要性日益突出。在气体单相渗流理论的基础上,结合高速非达西渗流理论,建立了埋地管道发生穿孔小泄漏后在土壤中渗流
改革医疗服务供给体系的结构性矛盾记者:您认为供给侧医疗改革的重点是什么?朱铭来:这里首先需要明确的是,供给侧是相对需求侧而言的一个概念,对于任何一个市场,供给和需求都是
这是些刻写在龟甲和牛骨上的符号,刻铸在青铜礼器和器皿腹壁上的符号。①这些占卜或实用的符号,首先显示为一些轮廓、标志、凝结的姿态、视觉化的韵律节奏。每个符号,由于独立于
<正> 为了给动、植物的生长提供一个合适的湿度条件,必须对周围的空气湿度进行检测、控制。下面就湿敏电阻组成的几种测试和控制电路作一介绍。 1 交流电测湿电路 此电路的特
长三角一体化战略为长三角的"双一流"高校发展提供了重大历史机遇。本研究在"双一流"和长三角一体化背景下,对长三角8所"双一流"高校从优势学科分布与潜力学科建设进行研究。
基础教育课程改革提出转变学生的学习方式的重要任务。历史老师必须抛弃应试教育的就史讲事,尝试三维目标下的素质教育,把"史"讲"活",以兴趣和激情来活跃气氛,以培养学生动脑
在对中国传统音乐抢救、保护的基础上,适当开发利用,以促进当地经济与旅游等事业的发展,是无可厚非的。但是,为避免随意滥用、过度甚至是毁灭性地开发非物质文化遗产尤其是中
以国内现有的影响农户土地流转意愿因素的量化实证研究结果为基础,利用元分析将农户的家庭特征、个人特征、生产特征、土地流转特征、环境特征等方面的具体因素对其流转意愿
在全球经济一体化的时代背景下,许多行业对复合型外语人才的需求不断增加。许多高校为了满足人才市场的需求纷纷开设专门用途英语课程或设立相关专业,以培养专业应用型外语人
我们在日常的美术史阅读和撰写过程中,经常会碰到一些“熟似无睹”的问题,看似很简单,却并没有做过仔细的推敲.比如,我们经常在其历史年代不确定或含糊不清的时候为某位艺术