壓電陶瓷的非線性動力學與控制

目錄
《博士后文庫》序言
前言
第1章 緒論 1
1.1 壓電材料及壓電效應(yīng)概述 2
1.1.1 壓電材料發(fā)展趨勢 2
1.1.2 壓電效應(yīng)基本原理 4
1.2 壓電陶瓷作動器非線性及其建模方法 5
1.2.1 遲滯非線性 5
1.2.2 蠕變非線性 7
1.2.3 動態(tài)效應(yīng) 8
1.3 基于壓電陶瓷作動器的跟蹤定位控制方法 9
1.3.1 線性化與前饋補償 9
1.3.2 反饋控制 12
1.4章節(jié)安排 13
第2章 壓電陶瓷微納米跟蹤定位系統(tǒng) 14
2.1 實驗系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理 14
2.1.1 實驗系統(tǒng)組成 14
2.1.2 實驗數(shù)據(jù)處理 16
2.1.3 壓電陶瓷作動器初始化 18
2.1.4 實驗信號選擇 22
2.2 系統(tǒng)開環(huán)響應(yīng) 26
2.2.1 階躍響應(yīng) 26
2.2.2 頻譜特性 30
2.3 壓電陶瓷作動器的遲滯特性分析 32
第3章 遲滯非線性建模及補償 35
3.1 麥克斯韋模型及其一般化 35
3.1.1 麥克斯韋模型及其特性分析 35
3.1.2 麥克斯韋模型一般化 40
3.1.3 麥克斯韋模型參數(shù)辨識 42
3.1.4 麥克斯韋模型分析 43
3.1.5 基于麥克斯韋模型的壓電陶瓷初始化原理 47
3.2 麥克斯韋模型改進與分析 49
3.2.1 彈性-滑動算子及其特性 49
3.2.2 改進麥克斯韋模型 54
3.2.3 改進麥克斯韋模型參數(shù)辨識 57
3.2.4 改進麥克斯韋模型精度分析 59
3.3 分布參數(shù)麥克斯韋模型 63
3.3.1 分布參數(shù)麥克斯韋模型及其時間維度離散化 63
3.3.2 分布參數(shù)麥克斯韋模型空間離散化與參數(shù)辨識 65
3.3.3 有限記憶離散化與參數(shù)辨識 68
3.3.4 分布參數(shù)麥克斯韋模型分析 74
3.4 麥克斯韋模型的電學解釋 81
3.4.1 集中參數(shù)麥克斯韋電阻電容模型 82
3.4.2 分布參數(shù)電阻電容模型 90
第4章 蠕變非線性及動態(tài)效應(yīng)建模 94
4.1 分數(shù)階蠕變模型 94
4.1.1 分數(shù)階系統(tǒng) 94
4.1.2 阻容元件與分數(shù)階蠕變 95
4.1.3 分數(shù)階蠕變參數(shù)辨識 97
4.1.4 仿真實例分析 103
4.1.5 分數(shù)階蠕變的頻域辨識 105
4.2 分數(shù)階麥克斯韋模型 107
4.2.1 分數(shù)階麥克斯韋模型及簡化 107
4.2.2 參數(shù)辨識與模型精度分析 108
4.3 遲滯補償與動態(tài)效應(yīng)建模 113
4.3.1 逆模型補償原理 114
4.3.2 遲滯非線性補償與動態(tài)效應(yīng)建模 117
4.3.3 系統(tǒng)模型驗證 124
第5章 壓電陶瓷作動器的跟蹤定位控制系統(tǒng)設(shè)計 126
5.1 前饋補償 126
5.1.1 前饋信號生成 126
5.1.2 三角波跟蹤性能分析 131
5.1.3 階梯信號跟蹤分析 133
5.2 反饋矯正 135
5.2.1 控制器設(shè)計 135
5.2.2 仿真分析 140
5.3 綜合控制器設(shè)計 144
參考文獻 150
附錄 156
附錄A 一般麥克斯韋模型Simulink仿真模塊 156
附錄B 彈性-滑動算子Simulink仿真模塊 157
附錄C 分布參數(shù)麥克斯韋模型Simulink仿真模塊 157
編后記 163