實驗名稱：功率放大器基于雙曲函數的Preisach類遲滯非線性建模與逆控制

實驗內容：

壓電陶瓷、磁致伸縮等智能材料制備的驅動器件被廣泛應用于精密定位領域，但這些智能材料，本身所固有的遲滯非線性嚴重制約了定位系統的控制精度，并由可能導致系統不穩定。為了減小遲滯非線性對系統的不利影響，通常采用基于遲滯模型的控制方法。

本文基于雙曲函數描述Preisach類的遲滯非線性，分別采用2個雙曲函數描述遲滯主環的上升段與下降段，并通過坐標變換擬合依附于主環的一階曲線，然后根據Preisach模型的記憶擦除性與次環一致性原理，用一階上升曲線描述次環的上升段，一階下降曲線模擬次環的下降段?；谶@種遲滯模型設計了逆控制器來補償壓電雙晶片驅動器的遲滯非線性，提高了定位控制的精度。

實驗過程：

為了驗證雙曲函數模型的有效性，設計了逆控制器用于壓電雙晶片驅動器的精度定位系統，實驗系統：裝有dSPACE系統的計算機通過功率放大器將驅動電壓作用在壓電雙晶片上，通過光纖位移傳感器測量壓電雙晶片的位移，并將信號傳回dSPACE板卡。為了比較控制效果并獲得遲滯模型的辨識數據，測量了壓電雙晶片驅動器在頻率為1Hz、50V峰值正弦信號作用下的響應。

控制前：

為了同時測試遲滯主環與次環的控制結果，期望采用1Hz變幅值的正弦信號。

控制后：如果遲滯逆模型足夠精確，將與壓電雙晶片驅動器的遲滯非線性相互抵消，使期望位移與響應位移線性化。

實驗結果：

本文基于雙曲函數描述Preisach類的遲滯非線性，分別采用2個雙曲函數描述遲滯主環的上升段與下降段，并通過變換坐標擬合了依附于主環的一階上升與下降曲線，然后根據記憶擦除性與次環一致性描述遲滯非線性的任意次環。這種建模方法所需的模型參數遠小于經典的Preisach模型，而且參數識別容易，使用該模型的前提是雙曲函數能夠擬合遲滯非線性的主環，這適用于控制壓電驅動器等智能材料的遲滯非線性?；谠撨t滯模型設計了壓電雙晶片驅動器的逆控制器，使控制后的最大定位誤差比控制前減小了44.26%，可有效抑制遲滯非線性引起的誤差.

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審核編輯：湯梓紅