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Compensación de histéresis adaptativa de una sola neurona del actuador piezoeléctrico basada en la regla de aprendizaje de Hebb
Compensación de histéresis adaptativa de neurona única del actuador cerámico piezoeléctrico basado en la regla de aprendizaje de Hebb Dirección de investigación: posicionamiento micro nano.
Nombre del experimento:
Compensación de histéresis adaptativa de una sola neurona del actuador cerámico piezoeléctrico basado en la regla de aprendizaje de Hebb
Dirección de investigación: posicionamiento micro nano
Contenido experimental:
El actuador piezoeléctrico tiene histéresis no lineal, lo que reduce en gran medida su precisión de movimiento. Debido a las características asimétricas y variables en el tiempo de su histéresis, aumenta la dificultad del modelado y la compensación de histéresis. En este experimento, se utiliza un método de control adaptativo de una sola neurona para compensar la no linealidad de la histéresis del actuador piezoeléctrico en línea, a fin de mejorar el rendimiento de seguimiento del actuador piezoeléctrico.
Propósito de la prueba:
Verificar el desempeño del algoritmo de compensación de histéresis.
Equipo de prueba:
Módulo de adquisición en tiempo real DSPACE, medidor de tensión de puente dinámico, amplificador de potencia de alta frecuencia ATA-4052.
Proceso experimental: conexión de hardware e interfaz de operación de software.
El objeto probado es un controlador cerámico piezoeléctrico pzs001 producido por la empresa thorlabs. El desplazamiento máximo es de 12,925 μm bajo el voltaje de conducción máximo de 100V. Usando el amplificador ATA-4052, la piezoelectricidad de control se amplifica en el voltaje de activación del controlador cerámico piezoeléctrico. El controlador cerámico piezoeléctrico está equipado con cuatro galgas extensométricas de resistencia, que forman una galga extensométrica de resistencia de 4 puentes. El amplificador de puente Sdy2105 producido por el Instituto Beidaihe de tecnología electrónica práctica se usa para medir la deformación del actuador cerámico piezoeléctrico. El diagrama de conexión del hardware del sistema de prueba (Figura 1)
El programa de prueba está escrito en Matlab/Simulink y se ejecuta a través del controlador en tiempo real micro labbox producido por la empresa dSPACE. El flujo de prueba es el siguiente: en primer lugar, se genera una señal sinusoidal de 0-10V en el programa de control. Después de ser amplificada por un amplificador, la cerámica piezoeléctrica se mueve hacia adelante y hacia atrás. La medición en tiempo real de la señal de control y la señal de desplazamiento se completa mediante el uso de microlabbox. De acuerdo con las características de la cerámica piezoeléctrica, se escribe un algoritmo de compensación adaptativa de una sola neurona y la prueba de rendimiento del algoritmo se completa mediante el uso de equipos.
El código Simulink del programa de prueba se muestra a continuación:
Resultados de la prueba:
Se prueba el efecto del algoritmo de control en el seguimiento de trayectorias sinusoidales y triangulares, respectivamente. Para trayectorias sinusoidales, el algoritmo de compensación adaptativa de una sola neurona puede eliminar efectivamente la influencia de la no linealidad de la histéresis. En comparación con el control PID tradicional, el algoritmo de compensación adaptativa de una sola neurona tiene mayor adaptabilidad y robustez. Para trayectorias sinusoidales dentro de los 50 Hz, puede eliminar la no linealidad de la histéresis. Para la trayectoria triangular, el algoritmo de compensación adaptativa de una sola neurona puede lograr resultados similares. Los resultados experimentales (Figura 2, 3)
El rendimiento del amplificador en este experimento:
La señal de control es una corriente débil y su rango de voltaje es de 0-10 V, que no es suficiente para impulsar el controlador cerámico piezoeléctrico. El amplificador de potencia de alta frecuencia se utiliza para amplificar la señal de control y generar el voltaje de activación para impulsar las cerámicas piezoeléctricas.
