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1、碩士學(xué)位論文宏微定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償模型與切換控制研究REARCHOFHYSTERESISCOMPENATIONMODELANDSWITCHCONTROLINMACRO-MICROPOSITIONINGPLATFORM戴旭飛哈爾濱工業(yè)大學(xué)2015年12月國內(nèi)圖書分類號(hào)：TP242學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號(hào)：621密級(jí)：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文宏微定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償模型與切換控制研究碩士研究生：戴旭飛導(dǎo)師：隆志力副教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：控制科學(xué)與工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2015
2、年12月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP242U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringREARCHOFHYSTERESISCOMPENATIONMODELANDSWITCHCONTROLINMACRO-MICROPOSITIONINGPLATFORMCandidate：DaiXufeiSupervisor：Assoc.Prof.LongZhiliAcademicDegreeAppliedfor：Mas
3、terDegreeinEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著制造業(yè)的不斷升級(jí)，IC集成、航空航天技術(shù)的不斷創(chuàng)新，以及基因技術(shù)的不斷突破，對(duì)精密定位技術(shù)提出了愈來愈高
4、的挑戰(zhàn)與要求。通過宏微兩級(jí)驅(qū)動(dòng)模式，即直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)微米定位的大行程驅(qū)動(dòng)，壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)納米定位的誤差補(bǔ)償，可以很好地滿足工程實(shí)踐中行程與精度的要求。壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器作為一種具有納米級(jí)的驅(qū)動(dòng)分辨率，頻率響應(yīng)快、功耗低且驅(qū)動(dòng)力大等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用在精密定位領(lǐng)域。但其固有的磁滯非線性效應(yīng)，不僅會(huì)影響最終的定位精度，更有可能造成定位系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至震蕩。因此，研究壓電陶瓷的磁滯非線性建模、辨識(shí)及控制方法，以及對(duì)宏微切換過程中微驅(qū)定位誤差補(bǔ)償?shù)目刂撇呗约胺椒ǖ母纳萍把芯慷加衅渲匾囊饬x。本文以宏
5、微定位平臺(tái)為研究對(duì)象，首先通過實(shí)驗(yàn)對(duì)以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的納米定位（微）平臺(tái)的非線性特性進(jìn)行分析，討論及分析幾種常見的唯象磁滯建模方法?；煦缬成?變異粒子群（Mutation-ParticleSwarmOptimization，MPSO）算法的Prandtl-Ishlinskii（P-I）磁滯模型參數(shù)最優(yōu)化。針對(duì)P-I磁滯模型非線性，需辨識(shí)參數(shù)多，且難調(diào)試的特點(diǎn)，這對(duì)常規(guī)的最優(yōu)控制算法提出了更高的要求與挑戰(zhàn)。鑒于此，特對(duì)群智能進(jìn)化算法：粒子群（PSO）算法進(jìn)行相關(guān)研究與改進(jìn)，首先利用三個(gè)典型的測(cè)試函數(shù)
6、對(duì)幾種已改進(jìn)的PSO算法進(jìn)行了分析；其次，為提高搜索的遍歷性及種群的多樣性，特將混沌映射與PSO算法有機(jī)結(jié)合，同時(shí)，為防止進(jìn)入超循環(huán)，采用一種權(quán)重遞減的映射方式，仿真結(jié)果表明，改進(jìn)后的PSO算法其收斂精度得到了一定的提升。最終通過比較得知，基于混沌映射的MPSO算法的收斂精度最好。在分析P-I磁滯模型的基礎(chǔ)上，用混沌映射的MPSO算法對(duì)其進(jìn)行模型參數(shù)的求解，最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，求得的模型參數(shù)可以使P-I模型與實(shí)驗(yàn)軌跡很好地?cái)M合，從而準(zhǔn)確地描述了壓電陶瓷的磁滯非線性。微驅(qū)定位平臺(tái)的磁滯補(bǔ)償控制。首
7、先，根據(jù)辨識(shí)的P-I模型設(shè)計(jì)前饋逆補(bǔ)償控制對(duì)其進(jìn)行逆補(bǔ)償控制；其次，根據(jù)輸入信號(hào)的不同，分別采用閉環(huán)PID控制（位移）及壓電陶瓷閉環(huán)P-I控制（電壓）來提高其定位精度，從而改善其磁滯特性。為使壓電陶瓷更好地進(jìn)行切換定位補(bǔ)償，通過閉環(huán)P-I控制求取了微驅(qū)定位平臺(tái)的線性模型。宏微定位平臺(tái)的切換控制研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的雙光柵尺反饋的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)逆補(bǔ)償控制方法。在微米定位（宏）平臺(tái)采用PID+前饋控制的-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文情況下，討論及研究了納米定位平臺(tái)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)切換控制方法
8、。通過求取的逆模型，根據(jù)雙光柵反饋的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)逆補(bǔ)償切換控制方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對(duì)最終的誤差具有很好的補(bǔ)償作用及實(shí)時(shí)性。關(guān)鍵詞:磁滯非線性；Prandtl-Ishlinskii模型；粒子群算法；磁滯補(bǔ)償；自適應(yīng)切換逆補(bǔ)償-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththeupgradeofmanufacturing,theinnovationofICintegrationandaerospacetechnology,aswellasthebreakthrough
