基于模糊树方法的压电作动器率相关迟滞非线性建模

《基于模糊树方法的压电作动器率相关迟滞非线性建模》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、系统仿，l技术及其应用·第11卷基于模糊树方法的压电作动器率相关迟滞非线性建模金桩张臻毛剑琴(北京航天航空大学自动化科学与电气工程学院。北京，100191)摘要：基于改进的Prandtl．Ishlinskii模型(MPI模型)和模糊树辨识方法，提出了一种压电作动器率相关迟滞非线性的建模方法．首先基于MPI模型建立压电作动器的静态迟滞模型．然后，固定模型外层算子权值不变，根据不同输入速率信号下作动器的榆入输出实验数据，得到对应的内层算子权值．利用模糊树方法辨识出模型内层算子的权值与输入信号速率之间非线性映射关系．建模结果与实验数据比较表明该模型能够较好的逼近作动器的率相关迟滞非线性特性

2、．关键词：压电作动器；迟滞非线性；率相关；建模；模糊树中田分类号：TPl8ModelingRate—dependentHysteresisinPiezoelectricActuatorsBasedonFuzzyTreeMethodJ／nZhuangZhangZhenMaoJian—qm(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeihangUniversity，Be日i唱．100191)AbstractsBasedonMPImodelandtreemethod，amodelforPiezoelectricA咖alo惜isfu

3、zzyrate-dependenthysteresisproposed．AstatichysteresismodelisfirstgivenbasedonMPImodel．Andthen,holdingtheweightvalueoftheouteroperator,thefuzzytreemethodisusedtoidentifytherelationshipbetweentheweightvalueoftheinneroperatorandtherateoftheinputsignalaccordingtotheexperimentaldataatdifferentrates．

4、Simulationresultshaveshowntheproposedmodelcanwellcapturetherate-dependenthysteresisnonlinearityofPiezoelectricActuators．KeywordssPiezoelectricActuators=HysteresissRate·dependent；Modeling；Fuzzytree1引言度，甚至造成振荡[31。为减小作动器的迟滞非线性对控制系统的影响，必压电作动器是利用压电体逆压电效应形成机械驱动须对其进行建模，从而实现有效控制。目前常用的迟滞或控制的一类装置。压电作动器具有

5、的纳米级分辨率、非线性的建模方法可以归结两大类。一类是基于物理机快速响应特性以及低成本等特点，使其在精密仪器、精制的建模方法14】。物理模型方程有明显的物理含义，其数密控制以及精密定位领域得到广泛应用‘1一。然而，压电学表达式通常是一组微分方程，然而方程中的参数很难作动器固有的迟滞非线性特性严重影响了系统的控制精在线辨识。另一类是以数学算子建模的唯像(phenomenological)模型。该方法在建模时不需要考虑基金项目：国家自然科学基金资助项目(60534020)．复杂的物理机制，利用作动器输入输出数据结合数学算作者简介：佥桩(1980-)，男．内蒙古兴安盟，硕士。从事迟滞非线性

6、子进行建模。常见的唯像模型有Preisach模型【51、系统建模与控制的研究；张囊(1974一)，男，河北，讲师．博士，从事控制科学与工程的研究：毛剑琴(1940-)．女，上海，教授．博士，从P瑚dtl．1shlinskii模型等州。事复杂系统的智能化建模及其应用、智能控制及其应用、鲁棒控制及其图1给出了压电作动器在不同频率的输入信号作用应用的研究．第七部分灰色定性仿真891下的迟滞环曲线。对于不同频率的输入信号，作动器的迟滞环形状改变较大，即压电作动器的迟滞非线性是率相关的。然而，目前率相关迟滞非线性建模方面还没有成熟的理论体系和方法，相关文献较少。I．D．Mayergoyz通过将

7、输出变化率引入到密度函数的表达式中将Preisaeh模型推广到率相关形式[71。WeiTechAng[81基于MPI模型，通过实验数据找到了迟滞环初始加载曲线斜率与输入信号速率之间的近似线性关系，得到率相关的内层算子权值，建立了压电作动器的率相关迟滞模型，但此模型只能在较低频(40Hz以下)情况下适用。随着输入信号频率的增大，迟滞环初始加载曲线斜率与输入信号变化率之问的不再存在近似线性关系。本文利用模糊树方法辨识出MPI模型的内层算子权值与输入信号速率之间