压电纤维致动器的率相关偏置迟滞建模及补偿

• Published in: 振动、测试与诊断 Vol. 43; no. 3; pp. 531 - 538
• Main Authors: 杨浩, 娄军强, 杨依领, 陈特欢, 陈海荣, 魏燕定
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室 杭州,310027%浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室 杭州,310027 01.06.2023; 宁波大学机械工程与力学学院 宁波,315211%宁波大学机械工程与力学学院 宁波,315211
• Subjects: 双极性偏置; 动态迟滞非线性; 率相关; 压电宏纤维致动器; 前馈补偿
• ISSN: 1004-6801
• DOI: 10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2023.03.016

TH113.1%TP273; 为了克服传统压电陶瓷韧性不足,利用压电宏纤维(macro fiber composite,简称MFC)换能效率高且变形能力强的优点,提出了一种MFC致动的柔性结构,建立了描述MFC动态偏置迟滞非线性的率相关双极性偏置PI(rate-dependent bipolar bias PI,简称RDBBPI)迟滞模型,并进行了前馈补偿控制研究.首先,针对MFC致动柔性结构的静态偏置迟滞特性,利用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型描述系统的对称迟滞特性,并通过叠加死区算子来捕捉其双极性偏置特性,建立了MFC致动器的静态双极性偏置PI(bipolar bias PI,简称BBPI)模型;其次,确立迟滞环斜率与驱动信号速率之间的线性关系,得到描述MFC致动器动态迟滞特性的RDBBPI模型;最后,进行了实验验证.实验结果表明:所提出的RDBBPI模型能够很好地捕捉不同频率下MFC致动柔性结构的动态迟滞特性;在基于RDBBPI模型的前馈补偿下,MFC致动柔性梁构件的实测振动位移与期望跟踪位移基本重合,补偿后结构实测位移与期望轨迹之间的线性度误差为4.62％,证实了所提RDBBPI模型对MFC致动器驱动控制和位移跟踪精度的改善效果.