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​ 功率放大器基于压电陶瓷驱动器单神经元自适应中的应用

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2024-04-18 18:03:04

实验名称:功率放大器基于Hebb学习规则的压电陶瓷驱动器单神经元自适应磁滞补偿

研究方向:微纳定位

实验内容:压电陶瓷驱动器存在迟滞非线性,极大降低了其运动精度,由于其迟滞存在时变与非对称特征,增大了迟滞建模与补偿的难度。本实验使用单神经元自适应控制方法,对压电陶瓷驱动器的迟滞非线性进行在线补偿,从而提高压电陶瓷驱动器的轨迹跟踪性能。

测试目的:验证迟滞补偿算法的性能。

测试设备:dSPACE实时采集模块,动态桥式应变仪高压功率放大器ATA-4052

实验过程:硬件连接与软件运行界面

被测对象为Thorlabs公司生产的PZS001型压电陶瓷驱动器,在最大100V的驱动电压下,其最大位移为12.925μm。使用ATA-4052形放大器将控制压电放大为压电陶瓷驱动器的驱动电压。压电陶瓷驱动器上自带4个电阻应变片,组成一个4桥的电阻应变片。使用北戴河实用电子技术研究所生产的SDY2105型电桥放大器测量压电陶瓷驱动器的变形量。测试系统的硬件连接图如下所示:

功率放大器.png 

测试程序在Matlab/Simulink下编写,通过dSPACE公司生产的Microlabbox型实时控制器运行测试程序。测试流程如下:首先在控制程序中生成0-10V的正弦信号,经过放大器放大之后驱动压电陶瓷驱动前前后运动,利用Microlabbox完成控制信号与位移信号的实时测量,并根据压电陶瓷的特性,编写单神经元自适应补偿算法,利用设备完成算法的性能测试。

测试程序的Simulink代码如下图所示:

 压电陶瓷驱动器位移.png

测试结果:

分别测试了控制算法在跟踪正弦轨迹与三角轨迹的效果,对于正弦轨迹,单神经元自适应补偿算法可以有效地消除迟滞非线性的影响,相对于传统的PID控制,单神经元自适应补偿算法具有更高的适应性和鲁棒性,对于50Hz以内的正弦轨迹,均能很好地消除迟滞非线性。对于三角轨迹,单神经元自适应补偿算法同样能够取得类似的效果。实验结果如下图所示:

功率放大器输出波形图.png 功率放大器.png

放大器在该实验中发挥的效能:

控制信号是弱电,其电压范围为0-10V,不足以驱动压电陶瓷驱动器。利用高压功率放大器将控制信号放大,生成驱动电压,从而驱动压电陶瓷。

本文实验素材由西安安泰电子整理发布,如想了解更多实验方案,请持续关注安泰官网www.aigtek.com西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器功率信号源前置微小信号放大器高精度电压源高精度电流源功率放大器模块等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业。



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