基于压电陶瓷的纳米定位与扫描平台模型辨识算法研究

郭兴旺+邵萌+戴敬

【摘要】 针对纳米定位与扫描平台具有的迟滞特性，使得运动平台输出位移变差的问题，文章基于Bouc-wen模型建立了纳米与扫描平台的模型，采用最小二乘法实现了模型参数辨识。通过传统PID控制，实现信号实时跟踪。实验结果表明，所建模型对信号的跟踪，大约需要经过2ms便可达到稳定状态，稳态误差保持在4nm之内，因此，可以达到降低输出位移误差的效果。

【关键词】 纳米定位与扫描平台 bouc-wen模型 最小二乘法 参数辨识

一、引言

近年来，随着纳米技术的发展，微纳米控制的运动平台也成为了研究的热点。但是，压电陶瓷具备的动态特性、耦合特性、迟滞特性、蠕变特性以及运动平台的机械振动特性会使得系统的精度降低、运行速度减慢，并且会引起系统的不稳定。其中，由于迟滞特性具备非局部记忆性、多值映射和率相关等性能，对纳米定位与扫面平台的定位精度影响较大，因此，本文将对纳米定位与扫描平台的迟滞特性进行研究，旨在消除迟滞误差，提高纳米定位与扫面平台的定位精度。目前，有关纳米定位与扫描平台迟滞特性研究的方法主要有，Lin等[1]采用Bouc-Wen模型，设计了以PI反馈控制器控制运动平台的方案，使得系统的鲁棒性更高。BoucWen模型，由于具有参数少、数值化简单等优点，本文将在研究前人成果的基础上，基于Bouc-Wen模型，利用最小二乘法，对纳米定位与扫描平台的迟滞特性进行建模以及模型参数辨识，以减小位移误差，实现纳米定位与扫描平台的精确定位。……