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压电微夹钳的自感知控制方法研究: 为省掉外部传感器，本文在对已研制压电微夹钳进行改进设计和静动态特性有限元分析的基础上，探索了钳指位移的自感知方法及控制方法，具体工作如下： 1/)基于压电双晶片执行器，考虑到钳体整体安装定位、指尖便于夹持及电极线易...; 薛飞; 关键词：前馈控制复合控制; 文献传递

基于自感知反馈的压电微夹钳PID控制: 2016年; 为了避免应用外部传感器,采用自感知方式实现压电微夹钳的闭环控制.压电微夹钳钳指在电压与外力作用下输出位移并在其表面产生电荷,据此提出了基于电流积分的钳指位移自感知方法;将PID控制器中的矩形积分改为抛物线积分,对偏差的微分改为对输出的微分,设计出了压电微夹钳的改进PID控制器,并将其同自感知反馈方式相结合,设计出了压电微夹钳的自感知反馈控制系统.实验结果表明：在自感知反馈控制作用下,压电微夹钳对5μm阶跃参考位移的响应时间为0.34 s,若不考虑噪声影响,稳态误差几乎为零;在最大位移为14.1μm的任意波形参考位移的作用下,压电微夹钳的自感知反馈控制亦可取得良好的控制效果,其稳态误差中线在-0.06~0.05μm之间变化.; 蔡成波崔玉国孙庆龙薛飞郑军辉; 关键词：PID控制

压电微夹钳钳指位移与夹持力的自感知研究被引量：1: 2014年; 采用双晶片型压电执行器,对微夹钳进行了结构设计。根据压电陶瓷晶体变形的本质是极化及极化与表面电荷的关系,提出了基于积分电荷的钳指位移与夹持力的自感知方法。基于Jan G.Smits的压电悬臂梁静态模型,建立了钳指位移与夹持力的自感知数学模型。实验结果表明,静态或低频情况下,自感知的钳指位移同传感器获得的钳指位移具有很好的一致性;自感知方法所获得的夹持力(最大值为0.072N)大于微量电子天平的测量结果(最大值为0.052N),通过对自感知夹持力曲线进行相应的系数修正,自感知方法所获得的结果能很好地反映夹持力的真实大小。; 薛飞崔玉国梁冬泰邱磊

采用改进PI迟滞模型的压电微夹钳前馈控制被引量：1: 2017年; 为减小压电微定位平台的迟滞误差,设计前馈控制器对其进行控制.首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下,对平台迟滞模型的阈值进行优化,得到满足模型精度要求的最小算子数,进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型;然后通过对所建迟滞模型求逆,设计出平台的前馈控制器;最后在所设计的前馈控制作用下,使平台达到5μm理想阶跃值的响应时间为0.01 s,稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50μm,当期望平台输出最大值为17μm变幅值三角波位移时,实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为-1.15^-0.05μm.所设计前馈控制器可有效地减小压电微定位平台的迟滞误差.; 蔡永根崔玉国赵余杰刘尔春刘康薛飞; 关键词：阈值优化前馈控制

压电微夹钳的复合控制模型及实验被引量：3: 2015年; 为提高压电微夹钳的夹持性能,设计复合控制系统对其控制.通过引入死区算子对PI模型进行改进,建立了微夹钳的迟滞模型,进而设计出其前馈控制器;对常规PID算法进行改进,设计出抛物线积分与微分先行的微夹钳PID反馈控制器;将前馈控制同PID反馈控制相结合,设计出微夹钳的复合控制器.在复合控制作用下,微夹钳达到5μm阶跃目标位移的响应时间为0.09 s,略快于前馈控制,明显快于PID反馈控制;在最大位移为15.2μm的参考输入作用下,若不考虑传感器噪声,复合控制的稳态误差几乎为0.实验结果表明,同前馈控制与PID反馈控制相比,复合控制具有良好的综合控制效果,即响应速度快、稳态精度高.; 郑军辉崔玉国娄军强薛飞; 关键词：前馈控制复合控制

压电微夹钳的位移自感知反馈复合控制被引量：3: 2016年; 采用自感知方法获取压电微夹钳钳指位移,构成自感知反馈复合控制系统。根据反映钳指位移、表面电荷、夹持力、驱动电压之间关系的压电悬臂梁Smits方程,提出了基于电流积分的钳指位移自感知方法;引入死区算子对传统PI模型进行改进,建立了压电微夹钳钳指位移的迟滞模型;以对偏差的抛物线积分、对输出的先行微分分别代替常规PID控制器中的积分项和微分项,设计出了压电微夹钳的改进PID反馈控制器;将前馈控制器与PID反馈控制器相结合,并采用自感知反馈方式,设计出了压电微夹钳的闭环控制系统。实验结果表明：在自感知反馈复合控制作用下,压电微夹钳对5μm阶跃参考位移的响应时间为0.24 s,若不考虑噪声影响,稳态误差几乎为零;在最大位移为14.7μm的变幅值三角波参考位移以及最大位移为14.1μm的任意波形参考位移作用下,压电微夹钳的自感知反馈复合控制亦可取得良好的控制效果,其稳态误差中线在-0.02-0.04μm之间变化。自感知反馈控制的实验结果与传感器反馈控制基本相同,从而表明压电微夹钳的自感知反馈控制是有效的。; 崔玉国蔡成波娄军强薛飞郑军辉; 关键词：前馈控制复合控制

串联死区算子的压电微夹钳PI迟滞模型被引量：4: 2015年; 针对Prandtl-Ishlinskii（PI）模型要求被描述对象的初载曲线为凸函数,且模型与其逆模型都应关于算子中心对称的不足,通过引入死区算子对PI模型进行改进,以使其更好地描述具有非凸、非奇对称的压电陶瓷材料的迟滞特性。基于实测的压电微夹钳初载曲线,采用等分阈值方式,并通过使改进PI模型与实测初载曲线间的误差函数为最小,辨识出改进PI模型的参数,建立了压电微夹钳的迟滞模型。实验结果表明,在微夹钳15.2μm的最大位移范围内,模型误差的变化范围为-0.310～0.156μm,所建模型能很好地描述压电微夹钳的迟滞特性。; 郑军辉崔玉国蔡成波薛飞

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薛飞