第45卷第1期压电与声光Vol.45No.12023年2月PIEZOELECTRICS&ACOUSTOOPTICSFeb.2023收稿日期:2022-07-01基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.51805299)作者简介:韩振(1996-),男,山东省淄博市人,硕士生,主要从事压电陶瓷迟滞建模及其控制系统的设计。通信作者:刘曰涛(1980-),男,山东省淄博市人,教授,博士,主要从事六自由度串联及并联工业机器人控制器、驱动器及工业应用方面的相关研究。文章编号:1004-2474(2023)01-0045-06DOI:10.11977/j.issn.1004-2474.2023.01.010压电陶瓷位移平台的复合控制方法研究韩振,刘曰涛,李智鹤,蔡如岩,付连壮,曲东明(山东理工大学机械工程学院,山东淄博255049)摘要:针对压电陶瓷(PZT)位移平台因迟滞特性而降低系统定位精度的问题,该文采用了一种带有前馈补偿的复合型控制方法。首先建立前馈模型,提出了一种分段式Prandtl-Ishlinskii(P-I)模型,并对所建平台迟滞模型求逆,其建模误差率在0.7%内;然后针对闭环回路设计了串联比例-积分(PI)模拟电路、滤波电路和检测电路,进一步提高了控制系统的响应速度和控制精度。实验结果表明,压电陶瓷位移平台在频率为100Hz,行程为0~140μm的情况下,基于前馈补偿的复合控制系统的平均绝对误差为0.039μm,最大误差为0.16μm;与仅有前馈控制相比,其控制精度提高了73.76%。关键词:压电陶瓷;前馈补偿;P-I模型;复合控制;PI控制中图分类号:TN384;TP273.3文献标志码:AStudyonCompositeControlMethodofPiezoelectricCeramicDisplacementPlatformHANZhen,LIUYuetao,LIZhihe,CAIRuyan,FULianzhuang,QUDongming(SchoolofMechanicalEngineering,ShandongUniversityofTechnology,Zibo255049,China)Abstract:Acompositecontrolmethodwithfeedforwardcompensationwasadoptedtoaddresstheproblemthatthesystempositioningaccuracyofthepiezoelectricceramic(PZT)displacementplatformwasdegradedduetothehysteresischaracteristics.First,asegmentedPrandtl-Ishlinskii(P-I)modelwasproposedfortheestablishmentofthefeedforwardmodel,andthehysteresismodeloftheconstructedplatformwasinverted.Theerrorrateofthemodelwaswithin0.7%.Then,aseriesproportionalintegral(PI)analogcircuit,afiltercircuitandadetectioncir-cuitweredesignedfortheclosed-loop,whichfurtherimprovestheresponsespeedandcontrolaccuracyofthecontrolsystem.Theexperimentalresultsshowthattheaverageabsoluteerrorofthecomp...
