恭喜大連理工大學周孟德獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜大連理工大學申請的專利一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119803848B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-05-27發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510299814.8,技術領域涉及:G01M9/08;該發明授權一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法是由周孟德;朱彬愷;劉巍;楊建斌;趙麒;吳薇;任宇航設計研發完成,并于2025-03-14向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法在說明書摘要公布了:本發明屬于壓電陶瓷輸出特性測量領域,公開了一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法。該方法首先搭建變溫環境下壓電作動器的輸出特性測試平臺,采集壓電陶瓷驅動器輸入電壓、輸出力的實驗數據,通過測試數據構建壓電作動器的輸出力?電壓的動態遲滯模型,在此基礎上求解遲滯逆模型,補償因遲滯效應損失的輸出力,最后構建溫變環境下壓電陶瓷輸出力?電壓模型的變參算法,通過溫度反饋選取適配的模型參數,形成溫變環境下輸出力?電壓模型的變參調控方法。該方法運用變參算法提高了輸出力?電壓模型的實用性,避免了在實際系統中溫度變化導致壓電陶瓷輸出性能降低、系統控制失穩的問題,同時考慮了壓電陶瓷作動器動態遲滯等因素。
本發明授權一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法在權利要求書中公布了:1.一種溫變環境下壓電陶瓷輸出力自適應控制方法,其特征在于,步驟如下:第一步:搭建溫變環境下壓電陶瓷作動器的輸出特性測試平臺將壓電陶瓷作動器安裝至壓電陶瓷輸出特性測試裝置上,并對壓電陶瓷作動器施加一預緊力;功率放大器連接壓電陶瓷作動器;壓電陶瓷作動器、熱電偶、力傳感器均連接數據采集模塊;采集不同溫度下壓電陶瓷作動器的輸入電壓與輸出力數據;第二步:構建壓電陶瓷作動器輸出力-電壓動態遲滯API模型選用PI模型作為基礎框架,提出具有非對稱特性的單邊aubacklash算子,通過改進閾值分布特征與添加非對稱修正系數,消除backlash算子輸出的嚴格對稱特性,得到輸出力-電壓動態遲滯API模型;力-電遲滯算子: (1)輸出力-電壓動態遲滯API模型: (2)修改輸出力-電壓動態遲滯API模型中的閾值參數,將原本的遲滯算子閾值參數與頻率相關聯: (3)使得遲滯模型的輸出隨著輸入電壓頻率的變化而變化,得到壓電陶瓷作動器的輸出力-電壓動態遲滯API模型;其中,為力-電遲滯算子輸出,為上一時刻遲滯算子輸出,為輸入電壓,、為遲滯算子非對稱修正系數,為力-電遲滯算子閾值,為數值常量,為力-電遲滯下壓電陶瓷輸出力,為力-電遲滯算子個數,為力-電遲滯算子權值,為力-電遲滯算子權值矩陣,為力-電遲滯算子矩陣,為數值常量,為電壓導數,為數值常量初值;第三步:求解壓電陶瓷作動器遲滯逆模型補償輸出力采用數值法求解遲滯逆模型,首先利用搭建的輸出特性測試平臺生成不同的輸入電壓、輸入頻率下生成的輸出力數據,形成數據集;構建神經網絡,以輸出力和輸入頻率作為輸入層神經元,輸入電壓作為輸出層神經元,通過數據集中的數據對神經網絡進行訓練,使其學習到從輸出力、輸入頻率到輸入電壓的映射規律,得到遲滯逆模型;給定期望的輸出力時,將其輸入到遲滯逆模型中,得到對應的補償電壓,然后將該補償電壓作為實際輸入電壓施加到壓電陶瓷作動器上,從而補償因遲滯損失的輸出力,使輸出力更接近期望輸出力;第四步:構建變溫環境下的遲滯模型變參算法在輸出力-電壓動態遲滯API模型的基礎上引入溫度相關項,設環境溫度為T,構造溫度隨時間變化函數hT,將輸出力-電壓動態遲滯API模型中原有的遲滯算子非對稱修正系數與溫度隨時間變化函數hT建立關聯,用于反映環境溫度對輸出力-電壓動態遲滯API模型參數的作用規律,使輸出力-電壓動態遲滯API模型特性隨溫度改變,而后通過溫度反饋選取適配的輸出力-電壓動態遲滯API模型參數,提升輸出力-電壓動態遲滯API模型普適性; (4)其中,、為溫度修正系數,為溫度變化量,、為溫度修正系數的偏置量;將優化后的輸出力-電壓動態遲滯API模型嵌入壓電陶瓷作動器的控制系統中,依據實時溫度、預期輸出力自動匹配合適的參數求解所需輸入電壓,達成精準、智能控制。
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