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压电工作台的神经网络建模与控制
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2012.3.1
  • 页码:587-596
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学] TP183[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]青岛理工大学自动化工程学院,山东青岛266033, [2]山东大学电气工程学院,山东济南250061, [3]山东大学控制科学与工程学院,山东济南250061, [4]泰山学院物理与电子工程系,山东泰安271021
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.61174044);国家自然科学基金资助项目(No.50877046);山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目(No.BS2011DX037);泰安市科技发展计划项目(No.20102026)
  • 相关项目:高性能微纳米扫描定位系统的建模与控制研究
中文摘要:

建立了压电工作台的神经网络在线辨识模型并设计了相应的自适应控制器以抑制压电工作台迟滞特性、蠕变特性及动态特性对其微定位精度的影响。采用双Sigmoid激活函数对神经网络激活函数进行了改进,同时分析了改进激活函数的神经网络模型与PI迟滞模型在迟滞建模上的异同。设计了基于改进激活函数的3层BP神经网络作为压电工作台的在线辨识模型,推导了网络权值、阈值及激活函数阈值修正公式。最后,基于神经网络模型设计了压电工作台的自适应控制方案,该控制方案利用另外一个神经网络来完成对PID控制器参数的自适应调整。实验结果表明:提出的神经网络在线辨识模型平均误差为0.095μm,最大误差为0.32μm;自适应控制方案跟踪三角波的平均误差为0.070μm,最大误差为0.100μm;跟踪复频波的平均误差为0.80 μm,最大误差为0.105 μm。实验数据显示压电工作台的定位精度得到了有效提高。

英文摘要:

An online identification neural network model and an adaptive controller were designed and verified by simulations to inhibit the influence of hysteresis, creep and dynamic characteristics of a pi ezostage on the positioning accuracy. First, the double Sigmoid activation function was adopted to improve the activation functions of neural networks, and the similarities and differences between im proved neural work model and PI hysteresis model were analyzed. Then, a BP neural network with three layers based on the improved activation function was designed as the online identification modelof piezostage, and the correction formulas for the network weights, thresholds as well as the activa tion function thresholds were derived. Finally, the adaptive control scheme of the piezostage was pro posed based on the online identification neural network model, which made use of another neural net works to complete the parameter adjustment of an adaptive PID controller. Experimental results show that the average error and the maximum error are 0. 095 tμm and 0.32 /μm for the online identification neural network model, 0. 070 μm and 0. 100 μm for the adaptive control scheme on tracking triangle waves, and 0. 080 μm and 0. 105 μm for the tracking multiple frequency wave, respectively. Obtained data prove that positioning accuracy of the piezostage is improved effectively.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699