【摘 要】
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随着科技的发展,智能材料结构迅速成为研究热点.超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)以其具有大位移、大功率、控制精度高响应速度快等诸多优点,在声纳、
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随着科技的发展,智能材料结构迅速成为研究热点.超磁致伸缩作动器(Giant Magnetostrictive Actuator,GMA)以其具有大位移、大功率、控制精度高响应速度快等诸多优点,在声纳、超精密机床、机器人、微电机系统、原子显微镜、等工程领域中均显出了良好的应用前景,成为一种极具潜力的新型智能微位移作动器.率相关迟滞非线性及应力相关迟滞非线性成为GMA在工程广泛应用的阻碍因素,这种动态迟滞现象的存在不仅会降低系统性能和控制精度,甚至导致系统发散或者不稳定,从而阻碍了智能材料在更广阔领域中的应用.因此,本文在Modified Prandtl-Ishlinskii(MPI)模型基础上针对GMA的率相关及应力相关迟滞非线性进行建模与控制,主要工作有以下两个部分:1、第一部分通过将MPI模型与动态权值、动态阈值相结合来对GMA的率相关迟滞非线性进行建模,建立了能够在一定频率范围内有效表征GMA的率相关迟滞非线性的模型,RDMPI(Rate-Dependent Modified Prandtl-Ishlinskii)模型.为了检验所建动态模型的准确性以及其在控制中的效果,针对所建模型采用前馈逆补偿方法对GMA进行跟踪控制仿真与实验.仿真果显示输出信号能较好的跟踪期望信号,表明了所提出RDMPI模型能够较为准确的描述GMA的率相关迟滞非线性,验证了模型的有效性.2、第二部分则是在MPI的基础上应用Hammerstein模型对GMA的应力相关迟滞特性建立模型,以MPI模型代表Hammerstein模型静态非线性部分,以ARX模型(Autoregressive model with exogenous input)代表Hammerstein模型线性动态部分,并给出模型中参数的识别方法.为了检测所建应力相关Hammerstein模型的精确性,基于所建模型设计前馈反馈复合控制器对GMA进行跟踪控制.仿真结果显示出良好的跟踪效果,表明了所提出的应力相关Hammerstein模型能够较为准确的表示GMA的应力相关迟滞非线性,证明了其有效性.
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