压电陶瓷的非线性动力学与控制

目录
《博士后文库》序言
前言
第1章 绪论 1
1.1 压电材料及压电效应概述 2
1.1.1 压电材料发展趋势 2
1.1.2 压电效应基本原理 4
1.2 压电陶瓷作动器非线性及其建模方法 5
1.2.1 迟滞非线性 5
1.2.2 蠕变非线性 7
1.2.3 动态效应 8
1.3 基于压电陶瓷作动器的跟踪定位控制方法 9
1.3.1 线性化与前馈补偿 9
1.3.2 反馈控制 12
1.4章节安排 13
第2章 压电陶瓷微纳米跟踪定位系统 14
2.1 实验系统及数据处理 14
2.1.1 实验系统组成 14
2.1.2 实验数据处理 16
2.1.3 压电陶瓷作动器初始化 18
2.1.4 实验信号选择 22
2.2 系统开环响应 26
2.2.1 阶跃响应 26
2.2.2 频谱特性 30
2.3 压电陶瓷作动器的迟滞特性分析 32
第3章 迟滞非线性建模及补偿 35
3.1 麦克斯韦模型及其一般化 35
3.1.1 麦克斯韦模型及其特性分析 35
3.1.2 麦克斯韦模型一般化 40
3.1.3 麦克斯韦模型参数辨识 42
3.1.4 麦克斯韦模型分析 43
3.1.5 基于麦克斯韦模型的压电陶瓷初始化原理 47
3.2 麦克斯韦模型改进与分析 49
3.2.1 弹性-滑动算子及其特性 49
3.2.2 改进麦克斯韦模型 54
3.2.3 改进麦克斯韦模型参数辨识 57
3.2.4 改进麦克斯韦模型精度分析 59
3.3 分布参数麦克斯韦模型 63
3.3.1 分布参数麦克斯韦模型及其时间维度离散化 63
3.3.2 分布参数麦克斯韦模型空间离散化与参数辨识 65
3.3.3 有限记忆离散化与参数辨识 68
3.3.4 分布参数麦克斯韦模型分析 74
3.4 麦克斯韦模型的电学解释 81
3.4.1 集中参数麦克斯韦电阻电容模型 82
3.4.2 分布参数电阻电容模型 90
第4章 蠕变非线性及动态效应建模 94
4.1 分数阶蠕变模型 94
4.1.1 分数阶系统 94
4.1.2 阻容元件与分数阶蠕变 95
4.1.3 分数阶蠕变参数辨识 97
4.1.4 仿真实例分析 103
4.1.5 分数阶蠕变的频域辨识 105
4.2 分数阶麦克斯韦模型 107
4.2.1 分数阶麦克斯韦模型及简化 107
4.2.2 参数辨识与模型精度分析 108
4.3 迟滞补偿与动态效应建模 113
4.3.1 逆模型补偿原理 114
4.3.2 迟滞非线性补偿与动态效应建模 117
4.3.3 系统模型验证 124
第5章 压电陶瓷作动器的跟踪定位控制系统设计 126
5.1 前馈补偿 126
5.1.1 前馈信号生成 126
5.1.2 三角波跟踪性能分析 131
5.1.3 阶梯信号跟踪分析 133
5.2 反馈矫正 135
5.2.1 控制器设计 135
5.2.2 仿真分析 140
5.3 综合控制器设计 144
参考文献 150
附录 156
附录A 一般麦克斯韦模型Simulink仿真模块 156
附录B 弹性-滑动算子Simulink仿真模块 157
附录C 分布参数麦克斯韦模型Simulink仿真模块 157
编后记 163