压电陶瓷驱动器迟滞非线性误差的建模与分析

来源：计算机测量与控制杂志2023年第2期北京时间：

作者：王义冬,李庆春,赵慧

单位：92228部队

摘要：压电陶瓷驱动器的最大迟滞非线性误差可以超过输出行程的15%，而快刀伺服系统(FTS，Fast Tool Servo)要求重复定位精度优于10nm，相对线性度误差优于0.5%，压电陶瓷驱动器的误差无法满足该精度要求。首先对压电陶瓷迟滞非线性误差进行实验分析，将迟滞非线性误差分为频率无关迟滞现象和频率相关迟滞现象。接着对Bouc-Wen（BW）和Prandtl-Ishlinskii（PI）的频率无关迟滞模型进行修正和对比，确定了采用PI模型描述本文的频率无关迟滞现象，PI模型对频率无关迟滞曲线的辨识精度为0.392%。然后设计基于Hammerstein模型的频率相关迟滞模型，Hammerstein模型对频率相关迟滞曲线的辨识误差相比PI模型时，其均方根值降低了88.068%。提出了压电陶瓷驱动器迟滞非线性误差的建模方法，并分析了其有效性和准确性，给FTS伺服控制提供了一种实用的前馈控制器。

关键词：压电陶瓷;迟滞非线性;Bouc-Wen模型;Prandtl-Ishlinskii模型;Hammerstein模型