宏纤维复合材料作动器非对称迟滞建模与前馈线性化控制研究

来源：机械工程学报杂志2023年第15期北京时间：

作者：沈意平, 傅志强, 王送来, 李坚, 宾光富, 胡斌梁

单位：1. 湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室 湘潭 411201;2. 中国航发湖南航空动力机械研究所 株洲 412002

摘要：宏纤维复合材料(Macro fiber composite, MFC)具有柔性高、驱动力大、机电响应快等优点被广泛应用于柔性结构精密变形控制,但其固有的非对称迟滞非线性特征严重影响控制精度。基于Sigmoid函数的凹凸形特征构造了非对称改进Bouc-Wen模型,采用信赖域反射法和异步粒子群优化相结合的混合算法对模型参数进行辨识,开展MFC作动器前馈线性化控制应用研究。结果表明,改进Bouc-Wen模型能够准确描述MFC作动器非对称迟滞特征,相对经典Bouc-Wen模型,改进Bouc-Wen模型对MFC在0.1 Hz、1 Hz、5 Hz下迟滞曲线拟合的相对均方误差分别降低了73%、71%、52%。非对称修正算子在电压加载和卸载阶段均呈现出凹凸组合修正方式,在电压加载阶段以凹修正为主,卸载阶段以凸修正为主。基于修正Bouc-Wen迟滞逆模型的前馈补偿方法对正弦波和三角波位移跟踪均具有较高的控制精度。

关键词：宏纤维复合材料,非对称迟滞,参数辨识,前馈线性化；

基金资助：国家自然科学基金(52175091,52275107)、湖南创新型省份建设专项经费(2020RC3049)、湖南省自然科学基金(2022JJ30260,2020JJ6029)和湖南省教育厅重点(21A0310)资助项目