仪器仪表学报

作者：周民瑞，周振华，刘 鑫，曹太山，李战慧

单位：周民瑞,1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院,,周振华,1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院,2. 机械装备高性能智能制造 关键技术湖南省重点实验室,,刘 鑫,1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院,2. 机械装备高性能智能制造 关键技术湖南省重点实验室,,曹太山,1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院,2. 机械装备高性能智能制造 关键技术湖南省重点实验室,,李战慧,1. 长沙理工大学汽车与机械工程学院,2. 机械装备高性能智能制造 关键技术湖南省重点实验室,

关键词：压电执行器;非对称迟滞;率相关动态迟滞;广义Bouc-Wen模型

基金：湖南省杰出青年科学基金(2021JJ10040)、湖南省自然科学基金(2021JJ30731)、湖南省教育厅优青项目(21B0353)、长沙市自然科学基金(kq2014099)项目资助

传统Bouc-Wen模型难以精确表征压电执行器固有非对称率相关动态迟滞非线性,因此提出一种广义Bouc-Wen(GBW)迟滞模型用于精确表征压电执行器的迟滞非线性。首先,基于传统Bouc-Wen迟滞模型引入两项非对称项和二阶IIR滤波器表征压电执行器非对称迟滞及高频相位滞后特性,进一步分析了模型参数值与频率变化规律并确定了模型的率相关参数。然后,搭建了基于NICompactRIO测控系统的压电执行器精密定位实验平台,通过粒子群优化算法完成GBW模型的参数辨识,并对提出的GBW模型进行实验验证。实验结果表明,对于变频率正弦激励信号,GBW模型的最大误差为0.1906μm,均方根误差为0.0431μm仅占压电执行器位移行程的0.65%,相较于传统Bouc-Wen(CBW)模型及改进Bouc-Wen(EBW)模型分别下降了82.07%和62.10%。对比CBW模型和EBW模型,所提出的GBW模型精度和宽频性能均有显著提升,并且解析逆模型存在易于控制器设计,有助于实现压电执行器在超精密仪器设备中宽频、高速精密定位。

来源：2022年第4期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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