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复合前馈补偿的超磁致伸缩执行器精密伺服控制
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TP271.72[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—检测技术与自动化装置] TP211.53[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—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]浙江大学现代制造工程研究所,浙江杭州310027
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.50105019);中国博士后科学基金资助项目(No.20060390337)
中文摘要:

研究了一种内嵌超磁致伸缩执行器(GMA)的智能镗削装置,针对GMA迟滞非线性,给出了一种基于复合前馈补偿的精密伺服控制方法。简要介绍了经典Preisach迟滞数值模型的实现方法,给出了一种基于迭代的迟滞非线性补偿方法以避免直接求取Preisach逆模型。讨论了迭代算法的实现步骤,验证了算法的可行性。分析了异圆销孔的镗削加工特点,在迭代补偿的基础上设计了重复控制补偿器,并结合两种补偿方法,给出了一种基于复合前馈补偿的PID控制方法,最后通过实验检验了方法的有效性。实验结果表明:在开环情况下,所给的迭代算法可以将GMA的迟滞非线性由补偿前的-15.7%~+11.8%减小到-4.6%~+5.2%,而基于复合前馈补偿的PID控制则可将误差进一步减小到±1μm以内。实验表明,迭代补偿算法是有效的,该算法在补偿迟滞非线性的同时可避免直接求取Preisach逆模型,而基于复合前馈补偿的PID控制方法还可进一步提高GMA的控制精度。

英文摘要:

A Giant Magnetostrictive Actuator(GMA) driven mechanism for piston noncircular pin hole boring is presented. In order to attain desired radial displacement of the boring bar accurately, a compounding feedforward compensation method is proposed. The classical Preisach model for the hysteresis of GMA is introduced briefly, and a novel iterative compensation algorithm is proposed to avoid calculating Preisach converse model directly. Then the implement procedure of the iterative algorithm is discussed and the block diagram is given. A good linearization between the input current of GMA and its hysteresis output is found, the effect of the algorithm is valided by experiment. A repetitive control compensator is designed to improve the control performance of the GMA further, and then a compounding feedforward compensation method is presented based on the two compensators. Experi- ment results show that, at the case of open loop control, the iterative compensation algorithm can reduce the hysteresis nonlinearization of GMA from -15.7%~+11.8% to -4.6%~+5.2%, and the PID control based on compounding feedforward compensation can reduce the tracking error of GMA to 1 μm. These conclusions indicate that the iterative compensation algorithm is effective, it can avoid calculating the Preisach converse model directly and the PID control based on compounding feedforward compensation Can improve the control performance of GMA further.

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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