压电陶瓷驱动器的自适应控制及稳定性分析

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dfjixie2010
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
随着微纳米技术的快速发展,超精密定位技术已经成为各个相关领域高精尖技术的重要组成部分,其定位精度的提高足以影响相关领域的发展.压电陶瓷驱动器是超精密定位领域里最为理想的驱动元件之一,克服了传统的驱动器的一些不足,具有体积小、质量轻,驱动力大、控制精度高、响应速度快,功耗低等优点,因而成为应用最为广泛的驱动元件之一.在半导体制造、生物医学、航天航空等高科技领域中得到了广泛的应用.但是压电材料本身存在着蠕变和迟滞等非线性特征,导致压电陶瓷驱动器的定位精度降低,瞬间响应速度变慢,给压电陶瓷驱动器的应用造成了极大的困难.因此,通过设计合适的控制器来克服迟滞非线性所造成的不良影响,更好地发挥压电陶瓷驱动器的定位性能,具有重要的理论意义和实际价值.本学位论文以压电陶瓷驱动器为研究对象,结合现有的数学模型和相关的理论知识,提出新型的压电陶瓷驱动器控制方案来降低迟滞特性的影响,从而实现压电陶瓷驱动器高精度定位的目的.本文的主要研究工作如下:(1)基于现有的Lu Gre摩擦模型,提出了一种基于径向基神经网络的复合控制方法.首先,设计了前馈控制器、PID控制器以及径向基神经网络控制器对压电陶瓷驱动器进行复合控制,并推导出了自适应控制律.其次,证明了基于径向基神经网络的复合控制系统是渐近稳定的.最后,对基于径向基神经网络的复合控制进行仿真实验,仿真结果表明复合控制方案是有效的.(2)基于现有的Bouc-Wen模型,提出了一种具有可调增益的模型参考自适应控制方法.首先,引入可调增益后,使用前馈线性化的方法将非线性迟滞效应进行线性化,然后对精密定位平台使用模型参考自适应控制.其次,证明控制系统是渐近稳定的,并结合鲁棒性分析,保证控制系统有限时间稳定.此外,还给出了一种迭代调参规则用来选择增益的参数.最后,通过仿真验证了模型参考自适应控制系统的有效性,使用迭代调参方法可以提高系统的稳定性和收敛速度.数值实验表明,相比于PID控制方案,模型参考自适应控制方案的收敛速度更快,跟踪误差范围更小.(3)基于Bouc-Wen模型的非线性系统,提出一种基于径向基神经网络的自适应控制方案.构造虚拟控制器后,用径向基神经网络逼近未知的非线性函数,并设计自适应控制器.证明控制系统在有限的时间内是稳定的.
其他文献
在微分方程领域中,边值问题一直被关注.本文研究三阶边值问题正解的存在性.第一章,简述微分方程的背景和现状,及本文工作;第二章,研究三阶微分方程利用Krasnosel’skill’s不动点定理得到至少一个或两个正解的充分条件.第三章,研究三阶微分方程利用Avery-Peterson不动点定理得到至少有三个正解的充分条件.
非线性延迟微分方程对于描述各种科学现象有着重要的作用,故其解及其解的特性是当今研究的热点之一,如解的存在性、全局稳定性与吸引性、振动性、Hopf分岔、混沌等特征.很多学者致力于该类方程自身与数值解的振动性研究,并探讨数值方法是否保持原方程的振动行为.本文主要讨论两类具有重要意义的非线性延迟微分方程的振动性,一类是广泛应用于生物学领域,常用来描述种群动态和肿瘤内部生长的非线性延迟Gompertz微分
带p-Laplacian算子的微分边值问题在非线性问题中占据重要地位,并具有着一定的应用意义.因此,本文主要研究了四阶的具p-Laplacian算子的边值问题,并通过借助相关的不动点定理和不动点指数理论,进一步探究了该类问题正解的存在性.全文分为四章.第一章,简单叙述了目前关于带p-Laplacian算子边值问题的相关成果,并阐述了本文的具体框架.第二章,考虑了四阶两点的带p-Laplacian算
泛函微分方程理论在现实生活中有着重要的理论和应用价值,脉冲随机微分方程和时滞随机微分方程解的稳定性更是引起了许多研究者的研究兴趣.本文通过运用不动点理论方法、Lyapunov稳定性定理和线性矩阵不等式,分别对一类脉冲随机微分方程和一类时滞随机微分方程解的稳定性进行研究,得到了这两类方程解稳定的准则.全文的内容结构安排共分为三章.第一章简要叙述了脉冲随机微分系统和时滞随机微分系统研究的意义和发展概况
Riccati方程自从提出以来,一直受到很多学者的关注.发展至今,方程解的存在性不断得到完善.其中算子Riccati方程定义为XAX+XB-CX-D=0,其中A,B,C,D是在Hilbert空间上的具体算子.本文将从两个方面去研究Riccati方程.第一,探讨在Bergman空间上的且满足Riccati方程的Toeplitz算子.而且还研究了不变子空间和特殊形式的Riccati方程XAX+AX=0
生态位构建是指生物体通过自身活动、代谢等行为来调节或者影响自身生存环境或其他生物与非生物环境中的有机体进化的过程,其主要作用机制是通过环境和有机体之间的相互反馈来影响进化过程.生态位建立理论的出现为解释不同尺度下的生态学现象提供了一种新的有效的机理和模式.本文基于目前国际上分析物种进化入侵的常用方法进化分布动态模型,着重探讨了特征依赖下的两类不同生态位构建作用模式对具有种内资源竞争的物种进化动态的
本文研究了一个带坏死核肿瘤生长的数学模型和浅水波模型.通过严格的数学分析,研究了相应问题的定性分析.第一部分是绪论,分别介绍了带坏死核肿瘤生长的数学模型和浅水波模型的研究背景和研究现状.第二部分研究了具有坏死核的血管生成肿瘤生长Robin自由边界的数学模型,用严格的数学分析方法,证明了模型稳态解的存在唯一性和解的渐近性态.在本章研究过程中,改进了方法,为后续研究此类问题的方法提供了一点思路.第三部
对高维数据进行数据挖掘是机器学习的研究热点.面对“维数灾难”的难题研究者提出不同的解决方法,其中稀疏子空间聚类算法是解决这一问题的有效途径.高维数据普遍具有稀疏性,高维性,噪声性等性质.高光谱遥感影像数据是典型的高维数据,对高光谱图像进行聚类有利于实现地物的划分、勘测,从而实现人们通过技术感知远方地物.高光谱遥感影像的光谱数据,由数百个连续且窄的光谱波段组成,且波段之间存在较强的相关性.因此,在实
随着越来越多的领域开始应用机器人以及机器视觉技术的蓬勃发展,机器人能够完成的自动化、智能化的任务也越来越多。在面对小批量,多种类零件的拾取放置需求时,针对零件做特定夹具,或者制作特定生产线会使得工厂的生产成本变高,于是基于视觉的工件智能识别定位技术的研究成为必要趋势。本文以RGB-D相机为视觉信息来源,针对汽车五金件的识别定位问题,对基于模板匹配的物体识别,基于点云配准的位姿估计,以及基于点云的非
高代价优化问题广泛出现在实际工程应用设计中,它们是具有计算代价昂贵、运算速度慢等昂贵评估特征的,且具体数学表达式未知的一类黑箱优化问题.代理辅助的进化算法(SAEAs)通过借助计算成本较低的代理模型来部分替代具有高昂代价的函数评估,能有效降低高代价优化问题的求解成本,是解决该类问题的重要方法之一.针对高维高代价优化问题,本文分析了两个常用的代理模型(RBF模型和Kriging模型)分别作为全局模型