Adaptive Robust Precision Motion Control of a Piezoelectric Positioning Stage

控制理论(社会学) 非线性系统 自适应控制 鲁棒控制 控制器(灌溉) 计算机科学 PID控制器 稳健性(进化) 工程类 控制工程 人工智能 物理 生物化学 化学 控制(管理) 基因 温度控制 量子力学 农学 生物
作者
Jinghua Zhong,Bin Yao
出处
期刊:IEEE Transactions on Control Systems and Technology [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:16 (5): 1039-1046 被引量:105
标识
DOI:10.1109/tcst.2007.916319
摘要

Positioning stages using piezoelectric stack actuators (PEA) have very high theoretical bandwidth and resolution. However, it is difficult to achieve precise dynamic motion tracking using traditional linear controllers such as PID due to the inherent hysteresis nonlinearity of piezoelectric materials and the phase lag associated with such controllers. In this paper, it is demonstrated that, in the frequency range for which only the piezoelectric dynamics dominates, high tracking accuracy is possible through an intelligent integration of advanced adaptive robust control strategy with a control-oriented modeling of nonlinear piezoelectric effects. Specifically, the fast and slow dynamics of the total stage displacement due to various piezoelectric effects including the rate-dependent hysteresis nonlinearity, the drifting, and the broad spectrum of domain switching time constants are first identified. With a control oriented modeling in mind, a simple first-order nonlinear model with unknown parameters and bounded disturbances is used to capture the essence of those fast and slow dynamics. An adaptive robust controller (ARC) is subsequently designed to compensate for the effect of unknown model parameters and bounded disturbances effectively, which provides an online adaptation-based dynamic model compensation that minimizes tracking errors. Experimental results from tracking control of sinusoidal trajectories up to 100 Hz and point-to-point trajectories show that tracking accuracy down to the same magnitude of sensor noise is achieved, demonstrating the effectiveness of the approach.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Godzilla完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
乐事小黄瓜完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
科研通AI6.2的应助被5566采纳,获得10
4秒前
Gaoge完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
番茄番茄完成签到 ,获得积分10
5秒前
TT发布了新的文献求助10
6秒前
URB7完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
鱿鱼丝完成签到,获得积分10
8秒前
邪恶zzh发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
kexuezhongxinhu完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
小章鱼发布了新的文献求助10
10秒前
桐桐的应助被标致的语山采纳,获得10
10秒前
10秒前
11秒前
11秒前
Zwt发布了新的文献求助10
12秒前
Neuro_dan完成签到,获得积分0
13秒前
13秒前
小马甲的应助被王鸿博采纳,获得10
14秒前
14秒前
15秒前
善良的问问完成签到,获得积分10
15秒前
huiii完成签到 ,获得积分10
16秒前
16秒前
爆米花的应助被yuk采纳,获得20
17秒前
有米饭没完成签到 ,获得积分10
17秒前
感动芝麻发布了新的文献求助10
17秒前
Cc发布了新的文献求助30
17秒前
18秒前
18秒前
18秒前
5566发布了新的文献求助10
18秒前
乐乐的应助被去银行整点金条采纳,获得10
19秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Spec 401: Standards for Jet Fuel Facility and Equipment Commissioning and Flushing at Airports, 2026.1 (Original Issue) 1000
Spec 103: Standard for Jet Fuel Quality Control at Airports, Revision 2026.1 1000
Mathematical models in hydrology 1000
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Erzählte Gnade 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8086724
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9500493
关于积分的说明 21419261
捐赠科研通 7657970
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3403183
关于科研通互助平台的介绍 2532206
邀请新用户注册赠送积分活动 2441808