壓電微動臺數據驅動迭代前饋補償與自適應抑振

王雯雯， 賴磊捷*， 李朋志， 朱利民

（1.上海工程技術大學 機械與汽車工程學院，上海 201620；2.格魯斯特大學 計算與工程學院，英國 切爾滕納姆 GL50 2RH；3.中國科學院 長春光學精密機械與物理研究所，吉林 長春 130033；4.上海交通大學 機械與動力工程學院 機械系統與振動國家重點實驗室，上海 200240）

1 引 言

由壓電陶瓷驅動器和柔性機構組成的壓電微定位平臺在生物顯微操作、納米光刻、光學調整和超精密制造等領域有著重要的應用［1-4］。然而，壓電微動臺中的柔性機構通常呈現的低阻尼諧振以及壓電陶瓷驅動器自身的遲滯和蠕變等非線性特性對平臺的超精密運動控制帶來了巨大挑戰［5-6］。

為了減少遲滯非線性的影響，常用方法是建立一個精確的遲滯模型進而進行實時補償。研究人員建立了多種描述遲滯非線性的數學模型，如Duhem模型，Bouc-Wen模型［7］，Preisach模型［8］，Prandtl-Ishlinskii（P-I）模型［9-10］等。此外，為了描述壓電驅動器遲滯非線性固有的率相關特性，研究人員相繼優化或改進了模型參數，建立了率相關P-I和廣義率相關P-I等模型［11］。雖然這些模型能夠很好地反映遲滯特性，但模型參數的辨識和遲滯逆模型的補償控制比較復雜，并且當遲滯逆模型精度不高或者平臺受到外部干擾時，前饋等補償控制方法效果不佳［12］。

針對平臺低阻尼諧振振動問題，通常采用諸如陷波濾波器或系統逆模型等零極點抵消的方法來消除低阻尼諧振的影響［13-14］，但是這類方法對系統模型比較敏感，負載和環境等因素的變化引起的模型誤差容易導致控制魯棒性差，甚至系統不穩。……