? 功率放大器基于壓電陶瓷驅(qū)動器單神經(jīng)元自適應(yīng)中的應(yīng)用
實驗名稱：功率放大器基于Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則的壓電陶瓷驅(qū)動器單神經(jīng)元自適應(yīng)磁滯補償
研究方向：微納定位
實驗內(nèi)容:壓電陶瓷驅(qū)動器存在遲滯非線性，極大降低了其運動精度，由于其遲滯存在時變與非對稱特征，增大了遲滯建模與補償?shù)碾y度。本實驗使用單神經(jīng)元自適應(yīng)控制方法，對壓電陶瓷驅(qū)動器的遲滯非線性進行在線補償，從而提高壓電陶瓷驅(qū)動器的軌跡跟蹤性能。
測試目的：驗證遲滯補償算法的性能。
測試設(shè)備:dSPACE實時采集模塊，動態(tài)橋式應(yīng)變儀、高壓功率放大器ATA-4052
實驗過程:硬件連接與軟件運行界面
被測對象為Thorlabs公司生產(chǎn)的PZS001型壓電陶瓷驅(qū)動器，在最大100V的驅(qū)動電壓下，其最大位移為12.925μm。使用ATA-4052形放大器將控制壓電放大為壓電陶瓷驅(qū)動器的驅(qū)動電壓。壓電陶瓷驅(qū)動器上自帶4個電阻應(yīng)變片，組成一個4橋的電阻應(yīng)變片。使用北戴河實用電子技術(shù)研究所生產(chǎn)的SDY2105型電橋放大器測量壓電陶瓷驅(qū)動器的變形量。測試系統(tǒng)的硬件連接圖如下所示：
測試程序在Matlab/Simulink下編寫，通過dSPACE公司生產(chǎn)的Microlabbox型實時控制器運行測試程序。測試流程如下：首先在控制程序中生成0-10V的正弦信號，經(jīng)過放大器放大之后驅(qū)動壓電陶瓷驅(qū)動前前后運動，利用Microlabbox完成控制信號與位移信號的實時測量，并根據(jù)壓電陶瓷的特性，編寫單神經(jīng)元自適應(yīng)補償算法，利用設(shè)備完成算法的性能測試。
測試程序的Simulink代碼如下圖所示：
測試結(jié)果:
分別測試了控制算法在跟蹤正弦軌跡與三角軌跡的效果，對于正弦軌跡，單神經(jīng)元自適應(yīng)補償算法可以有效地消除遲滯非線性的影響，相對于傳統(tǒng)的PID控制，單神經(jīng)元自適應(yīng)補償算法具有更高的適應(yīng)性和魯棒性，對于50Hz以內(nèi)的正弦軌跡，均能很好地消除遲滯非線性。對于三角軌跡，單神經(jīng)元自適應(yīng)補償算法同樣能夠取得類似的效果。實驗結(jié)果如下圖所示：
放大器在該實驗中發(fā)揮的效能:
控制信號是弱電，其電壓范圍為0-10V，不足以驅(qū)動壓電陶瓷驅(qū)動器。利用高壓功率放大器將控制信號放大，生成驅(qū)動電壓，從而驅(qū)動壓電陶瓷。
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