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专利号: 2020103428083
申请人: 沈阳建筑大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于内环分离PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法,其特征在于,包括:步骤1:获取压电驱动器在复杂多段电压下的多内环迟滞特征的实验数据;

步骤2:绘制含多级内环的复杂迟滞特征曲线,根据所得实验数据的数值大小的变化规律,使用逻辑比较的方法确定复杂迟滞特征曲线的每级内环的特征端点,将复杂迟滞特征曲线分离成多级内环;

步骤3:把分离后各级内环的实验数据分别使用经典PI模型建模并求逆;

步骤4:在迟滞补偿中使用倒推法还原各内环的迟滞建模逆模型的正序,并作为前馈控制;

所述步骤2具体为:

步骤2.1:绘制含多级内环的复杂迟滞特征曲线,复杂迟滞特征曲线的初始段曲线为升程,从第一个折点处变化规律为降程‑升程重复循环;

步骤2.2:将复杂迟滞特征曲线中的折点标记为端点,以后次升程段或后次降程段的数据大小是否越过先前的端点作为分离各个内环的主要判断依据;

步骤2.3:首先验证所分离的当前内环中最高级别内环标记的端点即当前最内环端点,由此向外直至求出复杂迟滞特征曲线的最外环,将复杂迟滞特征曲线分离成多级内环。

2.如权利要求1所述的基于内环分离PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法,其特征在于,所述步骤2.2具体为:步骤2.2.1初始步骤:确定零点为0级内环的端点,从第一个数据开始按递增性逐个筛查,出现的第一个数据折点作为怀疑端点且怀疑端点的级数为1,即为前一个怀疑端点的级数加1;

步骤2.2.2递减筛查步骤:筛查数据递减性直至出现下一个怀疑端点,进行如下判断:A.若怀疑端点的数据值未小于等于上上个端点的数据值,则怀疑端点的级数为上一个怀疑端点级数+1;

B.若怀疑端点的数据值小于等于上上个端点的数据值,则取消上一个怀疑端点并确定上上个端点及其级数,当前怀疑端点级数与上上级端点相同;

步骤2.2.3递增筛查步骤:筛查数据递增性直至出现下一个怀疑端点,进行如下判断:A.若怀疑端点的数据值未大于等于上上个端点的数据值,则怀疑端点的级数为上一个怀疑端点级数+1;

B.若怀疑端点的数据值大于等于上上个端点的数据值,则取消上一个怀疑端点并确定上上个端点及其级数,当前怀疑端点级数与上上级端点相同;

步骤2.2.4:筛查所有数据后,输出所有已确定的含级数的端点信息。

3.如权利要求2所述的基于内环分离PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法,其特征在于,所述步骤2.3具体为:用步骤2.2.4获得的含级数信息端点,按级数从高到低顺序分离内环,每个内环中数据顺序均为电压‑位移图中对应逆时针顺序,保持数据顺序先分离出最高级内环,而后用最高级内环端点衔接下一级内环数据再次分离,以此法降级类推直至分离出0级外环数据。

4.如权利要求1所述的基于内环分离PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法,其特征在于,所述步骤3中描述的多环迟滞特征的PI模型为:有限个Play算子加权叠加构成PI模型,当输入信号为x(tn)时,输出Play算子表达式p(tn)为:式中,r为算子阈值,n∈[1,e],t0=0,t1<t2<…<te为合理划分的区间,PI模型研究压电效应迟滞问题时记位移初值形变量为0,因此p0=0;

建立多环迟滞特征PI模型时选择第一象限的单边算子,第一象限升程边单边算子的性质为:第一象限降程边单边算子性质为:

选择的算子依据输出特性加权进行叠加,得到能对应描述压电多环迟滞特征的PI模型公式为:式中,P[x(t)]为算子输入x(t)对应的PI模型输出,ω0为首项权值,取正数,第i个算子对应输出为pi(t),具有对应权值ωi。

5.如权利要求1所述的基于内环分离PI模型的压电驱动器迟滞补偿方法,其特征在于,所述步骤4具体为:从0级外环开始,在当前内环上的高一级端点对应逆模型位置处将外环逆模型分为两部分,从前部分接入高一级内环逆模型,再重复此步骤,直至接入最高级内环的完整逆模型;

随后,从最高级内环端点处接入对应低一级内环的后部分逆模型,再重复此步骤直至接入全部逆模型;

顺序还原过程中,多个相同级端点不影响调整后逆模型结果。