基于Duhem前馈逆补偿的压电陶瓷迟滞非线性自适应滑模控制

摘要

针对压电陶瓷的动态迟滞非线性,研究了基于Duhem逆模型前馈补偿的滑模自适应控制策略.首先,利用多项式逼近Duhem模型中的未知分段函数f(.)和g(.),采用递推最小二乘法进行系统辨识,并求取逆模型,将其作为前馈控制器.考虑压电陶瓷迟滞非线性随输入信号频率变化,且难以完全抵消,模型参数存在不确定性等问题,设计一种自适应滑模控制律,利用Lyapunov稳定性定理及仿真实验证明了该控制律可以使系统全局渐进稳定.最后,进行了压电陶瓷迟滞补偿实验和位移跟踪实验.实验结果表明,前馈逆补偿控制下的压电陶瓷位移迟滞量减小了96.1％.与直接控制相比,前馈逆补偿控制下位移跟踪的最大绝对误差减小了27.0％,平均绝对值误差减小了17.9％,具有更好的跟踪精度和动态性能.