压电陶瓷执行器在高频状态下的辨识与控制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61563003
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    37.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0304.系统工程理论与技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

With the development of precision manufacturing technology, the piezoceramic actuators (PEA) often perform trajectory tracking and fast positioning operation in the high-frequency operating condition. However, in this operating condition, the hysteresis characteristics existing in PEA will exhibit more complex properties. Moreover, the dynamic linearity surrounded with the hysteresis nonlinearity also cannot be ignored, which is called as the sandwich system with hysteresis. In this case, both its input and output signals cannot be measured directly because those signals are surrounded by others subsystems. Thus, it is very difficult to use the traditional scheme to identify and control such a system. On the other hand, under the high-frequency operating condition, actuator failure often exists in PEA, i.e. the coupling relationship between the output displacement and output force of the PEA cannot be ignored. In this research, the identification and control of PEA in the high-frequency operating condition is studied. First, an identification scheme is proposed to truly identify each subsystems of the sandwich model with hysteresis. Then, the corresponding sandwich control scheme is designed to perform trajectory tracking and fast positioning operation of the PEA in the high-frequency operating condition. Second, in order to eliminate the actuator failure of PEA, the new control method, which is named as the combined optimized control scheme with the independent constraints, is proposed. In this scheme, a neural network is firstly constructed to identify the coupling model between the output displacement and output force of the PEA. Then, the combined optimized control scheme is designed and applied for the trajectory tracking and fast positioning operation in the high-frequency operating condition, where the identified neural network is served as the independent constraint.
随着精密制造技术的发展,压电陶瓷执行器(PEA)往往需要在高频状态下进行轨迹跟踪和快速定位操作。但是,PEA所含有的迟滞特性在高频状态下表现出更为复杂的特性;而且,迟滞两端的线性动态特性也无法忽视,构成所谓的“三明治系统”。此时,迟滞的输入输出信号成为了中间信号,难以直接测量,这将导致辨识和控制工作更具挑战性。另一方面,在高频状态下,PEA更容易产生“执行器失效”问题,即PEA的输出位移和输出力之间的耦合关系也无法忽略。本项目研究高频状态下的压电陶瓷执行器的辨识与控制问题,提出一种能够真实辨识含有迟滞的三明治系统的建模方法,并设计对应的三明治控制器;为了解决“执行器失效”问题,本研究通过对PEA的输出位移与输出力进行复合优化控制的方式来解决,即:首先利用神经网络模型建立输出位移与输出力之间的耦合模型,并根据压电陶瓷执行器的实际工作特点,采用“带约束优化”的方式来设计对应的控制器。

结项摘要

随着精密制造技术的发展,压电陶瓷执行器(PEA)往往需要在高频状态下进行轨迹跟踪和快速定位操作。但是,PEA所含有的迟滞特性在高频状态下表现出更为复杂的特性;而且,迟滞两端的线性动态特性也无法忽视,构成所谓的“三明治系统”。此时,迟滞的输入输出信号成为了中间信号,难以直接测量,这将导致辨识和控制工作更具挑战性。另一方面,在高频状态下,PEA更容易产生“执行器失效”问题,即PEA的输出位移和输出力之间的耦合关系也无法忽略。本项目研究高频状态下的压电陶瓷执行器的辨识与控制问题,提出新的迟滞模型,并以此为基础提出一种能够真实辨识含有迟滞的三明治系统的建模方法,并设计对应的、基于直接补偿或抵消的三明治控制器;为了解决“执行器失效”问题,本研究通过对PEA的输出位移与输出力进行基于目标交替约束的复合控制策略的方式来解决。最后,本项目还运用机械学、材料科学的相关理论,对长行程压电陶瓷新材料的材料设计与制备学科交叉问题进行研究;而且,基于“精密滚珠丝杆副+力矩电机”宏运动机构,本项目研究了三明治死区系统和三明治间隙系统的辨识与控制问题。本项目的研究成果可以有效提高压电陶瓷执行器在高频工作状态下的运动控制效果,以及有效的解决相应的“执行器失效问题”,为精密制造和金属增材制造等领域提供性能优良的运动执行器。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(4)
专利数量(2)
Identification of micropositioning stage with piezoelectric actuators
压电致动器微定位台的识别
  • DOI:
    10.1016/j.ymssp.2015.12.032
  • 发表时间:
    2016-06-15
  • 期刊:
    MECHANICAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Dong, Ruili;Tan, Yonghong;Xie, Yangqiu
  • 通讯作者:
    Xie, Yangqiu
基于对偶Bouc-Wen模型的压电陶瓷执行器辨识
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    广西大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹泽衍;曹德光;谢扬球
  • 通讯作者:
    谢扬球
Recursive Identification of Micropositioning Stage Based on Sandwich Model With Hysteresis
基于滞后三明治模型的微定位台递归辨识
  • DOI:
    10.1109/tcst.2016.2542004
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL SYSTEMS TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Dong Ruili;Tan Yonghong;Xie Yangqiu;Janschek Klaus
  • 通讯作者:
    Janschek Klaus
精密定位工作平台的神经网络辨识
  • DOI:
    10.13774/j.cnki.kjtb.2017.02.018
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    科技通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢扬球;曹泽衍;李林东;陆鑫培;于东鑫
  • 通讯作者:
    于东鑫

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

基于退化激励信号的含有迟滞的三明治系统辨识
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Kongzhi Lilun Yu Yinyong/Control Theory and Applications
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢扬球;谭永红
  • 通讯作者:
    谭永红
含有迟滞的Hammerstein模型辨识与控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    机械科学与技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢扬球;谭永红
  • 通讯作者:
    谭永红
压电陶瓷执行器的非光滑三明治模型辨识与内模控制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    控制理论与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢扬球;谭永红
  • 通讯作者:
    谭永红

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码