基于LabVIEW FPGA的压电迟滞补偿控制研究  

Research on Piezoelectric Hysteresis Compensation by LabVIEW FPGA Module

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作  者:甘晓明 张臣[1] 石晗 GAN Xiaoming;ZHANG Chen;SHI Han(College of Mechanical and Electrical Engineering,Nanjing University of Aeromautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)

机构地区:[1]南京航空航天大学机电学院,南京210016

出  处:《航空制造技术》2023年第21期117-124,共8页Aeronautical Manufacturing Technology

基  金:国家自然科学基金(51675277);南京航空航天大学创新基地(实验室)开放基金(kfjj20190506)。

摘  要:对压电陶瓷驱动器在工作过程中因迟滞非线性效应造成的误差提出了一种迟滞误差补偿控制方法。首先针对迟滞非线性,基于PI模型构建了相应的迟滞模型,并利用其逆模型对压电驱动器的输入电压进行调整;其次针对PI模型的不足之处,结合PID闭环控制进一步对迟滞误差进行补偿。最后基于LabVIEW FPGA模块搭建了压电迟滞补偿控制系统,并进行了单轴正弦振动轨迹控制试验研究。试验结果表明,在复合控制下,压电陶瓷驱动器在100 Hz以内频率下输出位移的最大相对误差在3%以内。Aiming at the errors caused by hysteresis nonlinear effect in the operation of piezoelectric ceramic actuators,a hysteresis compensation control method is proposed.Firstly,for the hysteresis nonlinearity,the corresponding hysteresis model is built based on the PI model,and the inverse model is used to adjust the input voltage of the piezoelectric actuator.Secondly,aiming at the shortcomings of PI model,PID closed-loop control is combined to further compensate the hysteresis error.Finally,the piezoelectric hysteresis compensation control system is built based on LabVIEW FPGA module,and the elliptic vibration trajectory control experiment is studied.The experimental results show that the maximum relative error of the displacement of the piezoelectric actuator under the composite control is less than 3%.

关 键 词:迟滞非线性 误差控制 PI模型 PID控制 LabVIEW FPGA 

分 类 号:TP273[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置] TN384[自动化与计算机技术—控制科学与工程]

 

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