CN110601595B - 用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法，具体步骤为：将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t‑T时刻的输入信号电压值做比较，确定控制器的输出信号；将控制控制器的输出电压信号作为压电驱动器的输入电压信号，得到压电驱动器的输出位移；根据输出位移实时调整控制器参数。本发明控制结构简单，根据误差数据进行自适应调整参数，减小压电驱动器输出位移的控制误差。

Description

用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法
技术领域
本发明属于压电驱动器精密定位控制技术，具体为一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法。
背景技术
压电陶瓷具有体积小、响应快、精度高等优点，因此是一种理想的精密定位驱动元件，但由于其材料本身存在迟滞非线性特性，严重制约了系统的定位精度，并且给控制器的设计带来了困难。目前常用的解决压电驱动器迟滞非线性补偿的模型包括Presich模型，Prandtl-Ishlinskii模型和MaxWell模型，上述模型精度主要取决于参数的数量。为了提高定位精度，上述模型必须增加控制器的数据容量和计算量，从而导致控制结构复杂，处理数据多且效率较低，使得控制器设计困难，价格昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提出了一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法。
实现本发明的技术解决方案为：一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法，具体步骤为：
步骤1、将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t-T时刻的输入信号电压值做比较，确定控制器的输出信号；
步骤2、将控制控制器的输出电压信号作为压电驱动器的输入电压信号，得到压电驱动器的输出位移；
步骤3、根据输出位移实时调整控制器参数。
优选地，将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t-T时刻的输入信号电压值做比较，确定的控制器的输出信号具体为：
当Vin(t)-Vin(t-T)≥0时，
Figure BDA0002175125920000011
当Vin(t)-Vin(t-T)＜0时，
Figure BDA0002175125920000021
式中，Vo(t)为控制器的输出信号，Vin(t)为压电驱动器t时刻的输入信号电压值，Vin(t-T)为压电驱动器t-T时刻的输入信号电压值，K(t)＝∫δ·e(t)·dVin(t)，δ是控制器参数，e(t)是压电驱动器的期望位移与测量位移之差。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明控制结构简单，根据误差数据进行自适应调整参数，减小压电驱动器输出位移的控制误差。
下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明中压电驱动器的期望位移波形图。
图3为本发明中系统控制前的测量位移波形图。
图4为本发明中系统控制后的测量位移波形图。
图5为本发明中系统控制前的压电驱动器位移误差波形图。
图6为本发明中系统控制后的压电驱动器位移误差波形图。
具体实施方式
本发明提出一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法，将输入的电压信号在控制器中进行调整后输入到压电驱动器中，得到压电驱动器的输出位移。根据位移误差效果对控制器中的控制器参数进行调整，从而得到较好的位移补偿效果。
一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法，具体步骤为：
步骤1、将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t-T时刻的输入信号电压值做比较，确定控制器的输出信号；
将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t-T时刻的输入信号电压值做比较，确定的控制器的输出信号具体为：
当Vin(t)-Vin(t-T)≥0时，
Figure BDA0002175125920000031
当Vin(t)-Vin(t-T)＜0时，
Figure BDA0002175125920000032
式中，Vo(t)为控制器的输出信号，Vin(t)为压电驱动器t时刻的输入信号电压值，Vin(t-T)为压电驱动器t-T时刻的输入信号电压值，K(t)＝∫δ·e(t)·dVin(t)，δ是控制器参数，e(t)是压电驱动器的期望位移与测量位移之差。
步骤2、将控制控制器的输出电压信号作为压电驱动器的输入电压信号，得到压电驱动器的输出位移。
步骤3、根据位移误差效果对控制器中的控制器参数δ进行调整，从而得到较好的位移补偿效果。
由于输入信号Vin(t)在控制前设置为与压电驱动器的期望位移是与成比例关系，根据输入电压信号波形可以得到图2所示的本发明中压电驱动器的期望位移波形图。图3和图4分别是发明中系统控制前和控制后的测量位移波形图。将期望位移波形与测量前后位移的波形进行对比，可看到其模型精度的提高。
将控制器的输出信号Vo(t)作为压电驱动器仿真电路的输入电压信号，观察误差e(t)的补偿控制效果，根据控制效果选择合适的控制器参数δ，使得压电驱动器输出位移的误差减小。
图5为本发明的一种可用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法中系统控制前的压电驱动器位移误差波形图，控制前的位移误差在0.03mm。图6为系统控制后的压电驱动器位移误差波形图，控制后的位移误差在0.017mm。说明本发明能够明显减小压电驱动器输出位移的误差。

Claims (1)

1.一种用于压电驱动器迟滞非线性补偿的实时控制方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1、将压电驱动器t时刻的输入信号电压值与t-T时刻的输入信号电压值做比较，确定控制器的输出信号，具体为：
当Vin(t)-Vin(t-T)≥0时，
Figure FDA0003565267330000011
当Vin(t)-Vin(t-T)＜0时，
Figure FDA0003565267330000012
式中，Vo(t)为控制器的输出信号，Vin(t)为压电驱动器t时刻的输入信号电压值，Vin(t-T)为压电驱动器t-T时刻的输入信号电压值，K(t)＝∫δ·e(t)·dVin(t)，δ是控制器参数，e(t)是压电驱动器的期望位移与测量位移之差；
步骤2、将控制控制器的输出电压信号作为压电驱动器的输入电压信号，得到压电驱动器的输出位移；
步骤3、根据输出位移实时调整控制器参数。
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