關于壓電陶瓷驅動器

壓電陶瓷驅動器有著納米級定位分辨率，阻滯力大，剛度高，響應速度快，尺寸小，重量輕等優(yōu)點而被廣泛的應用于各種需要超高精度運動定位的場合之中。由于單片壓電陶瓷所能輸出的力和位移都比較有限，實際應用中，常使用的是一種堆疊型壓電陶瓷驅動器，即通過一定數(shù)量的組合將壓電陶瓷材料疊加起來，從而提高了驅動器輸出位移的總長度。

壓電陶瓷驅動器的特點

壓電陶瓷驅動器雖然具有很多優(yōu)點，但是在使用過程中，也面臨著遲滯、蠕變和漂移等問題，這些問題將使得壓電陶瓷具有較高的非線性特征。非線性特征的誤差一般以遲滯為主。遲滯效應是外加電壓與輸出位移之間的一種非線性關系，它可以導致嚴重的開環(huán)定位誤差，誤差范圍可高達整個定位行程的10%～15%。這就造成了傳統(tǒng)的控制方法的不可用，同時壓電陶瓷執(zhí)行器的精準的數(shù)學模型也很難獲得，使得一些經典控制算法不能很好的對其靜態(tài)和動態(tài)性能進行描述，同時也不能很好的體現(xiàn)其響應速度快等優(yōu)點。因此，需要一定的控制技術來消除壓電陶瓷非線性的影響。

PID閉環(huán)控制方式

針對壓電陶瓷遲滯誤差對平臺的影響，三英精控主要通過PID閉環(huán)控制方式來進行補償。以下是PID 算法及其相關優(yōu)化算法的相關介紹：

1、PID閉環(huán)控制

采用PID閉環(huán)控制算法，將輸出位移誤差反饋到 PZT 輸入端，通過不斷修正輸入值來最終消除誤差。所謂PID閉環(huán)控制算法，是利用基礎的比例、積分、微分模塊組合而成，通過閉環(huán)控制對壓電陶瓷驅動器起到優(yōu)化動態(tài)性能的作用。

2、BP網(wǎng)絡PID控制

網(wǎng)絡PID控制能夠通過自動調整連接權值來不斷優(yōu)化PID控制參數(shù)，也就是在不斷修正PID的三個控制參數(shù)，直到系統(tǒng)的輸出位移與給定輸入位移之間的誤差滿足要求，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的自適應優(yōu)化控制。使得系統(tǒng)具有更強的抗干擾能力、更高的定位精度以及更好的適應性。

3、模糊小腦神經網(wǎng)絡PID控制

模糊小腦模型神經網(wǎng)絡（Fuzzy Cerebellar Model Articulation Controller，簡稱 FCMAC）是將微定位平臺系統(tǒng)的實際輸出位移與給定期望輸入位移之間計算得到的偏差值及其變化率輸入到網(wǎng)絡中，并按照預設的隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則進行模糊化處理，再激活相關聯(lián)想單元和權值，以及進行反模糊化處理，得到網(wǎng)絡的輸出。因此，F(xiàn)CMAC 網(wǎng)絡從輸入到輸出可以分為輸入層、模糊感知層、模糊邏輯層、聯(lián)想強度層和輸出層。通過此控制方式可大幅度縮短系統(tǒng)穩(wěn)定的時間。

審核編輯黃宇