超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制  

Rate-dependent Hammerstein Model and H_∞ Robust Tracking Control of Giant Magnetostrictive Actuators

作　　者：郭咏新[1] 张臻[1] 毛剑琴[1] 周克敏[2,3] 

机构地区：[1]北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191 [2]西南交通大学电气工程学院,成都610031 [3]路易斯安那州立大学电气工程与计算机科学系,美国巴吞鲁日70803

出　　处：《自动化学报》2014年第2期197-207,共11页Acta Automatica Sinica

基　　金：国家自然科学基金重点项目(91016006,91116002);中央高校基本科研业务费专项资金(30420111109,30420120305,SWJTU11ZT06);新能源电力系统国家重点实验室开放课题(LAPS13019);高铁联合基金(U1134205)资助~~

摘　　要：利用Hammerstein模型对超磁致伸缩作动器(Giant magnetostrictive actuators,GMA)的率相关迟滞非线性进行建模,分别以改进的Prandtl-Ishlinskii(Modified Prandtl-Ishlinskii)模型和外因输入自回归模型(Autoregressive model with exogenous input,ARX)代表Hammerstein模型中的静态非线性部分和线性动态部分,并给出了模型的辨识方法.此模型能在1～100Hz频率范围内较好地描述GMA的率相关迟滞非线性.提出了带有逆补偿器和H∞鲁棒控制器的二自由度跟踪控制策略,实时跟踪控制实验结果证明了所提策略的有效性.A Hammerstein model is proposed to model the rate-dependent hysteresis nonlinearity of giant magnetostric- tive actuators （GMA）. A modified Prandtl-Ishlinskii （MPI） model and an autoregressive model with exogenous input （ARX） are used to represent the static nonlinear part and the linear dynamic part of the Hammerstein model, respec- tively. A model identification method is also given. The proposed model can describe the rate-dependent hysteresis of GMA from 1 Hz to 100 Hz well. A two DOF control system with an inverse compensator and an H∞ robust controller is designed for tracking control. Real-time trajectory tracking control results show that the proposed strategy is effective.

关 键 词：磁致伸缩作动器 率相关迟滞非线性 HAMMERSTEIN模型 MPI模型 H∞鲁棒控制 

分 类 号：TP13[自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]