基于Hammerstein-like模型的超磁致伸缩作动器建模与控制

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1、2013年7月北京航空航天大学学报July2013第39卷第7期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．7基于Hammerstein．1ike模型的超磁致伸缩作动器建模与控制柳萍毛剑琴张伟周克敏(北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京100191)(美国路易斯安那州立大学电气工程与计算机系，巴屯鲁日70803)摘要：超磁致伸缩作动器的率相关迟滞非线性成为其在工程应用中的一大阻碍因素．通过使用特殊建模激励信号，基于最小二乘支持向量机建立了一定频率范围内的统一率相关Hammerstein．1

2、ike迟滞非线性模型，该模型能够保证其建模频率范围内单频和复合频率的模型泛化性．在此模型基础上，设计了前馈逆补偿与PID(Proportional—Integral-Derivative)反馈控制相结合的复合控制策略，针对一定频率范围内的所有单频和复合频率的输入信号，该控制器都能够保证其跟踪控制效果，最后通过实验实时跟踪控制结果进一步验证了所设计控制器的有效性．关键词：超磁致伸缩作动器；率相关迟滞非线性；Hammerstein-like模型；最小二乘支持向量机；建模；跟踪控制中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)07-0917-05Modeli

3、ngandcontrolofgiantmagnetOstr．ctiVeactuatorsbasedonHammerstein—likemodelLiuPingMaoJianqinZhangWei(SchoolofAutomationScienceandElectricalEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)ZhouKemin(DepartmentofElectricalandComputerEngineering，LouisianaStateUniversity

4、，BatonRouge70803，USA)Abstract：Therate—dependenthysteresisingiantmagnetostrictivematerialsisamajorimpedimenttotheapplicationofsuchmaterialinactuators．AHammerstein·likemodelbasedontheleastsquaresupportvectormachines(LS—SVM)wasproposedtomodeltherate-dependenthysteresissystem．Itwaspossibletoconst

5、ructauniquedynamicmodelinagivenfrequencyrangeforarate—dependenthysteresissystemusingthesinusoidalscanningsignalsasthetrainingsetofsignalsforthelineardynamicsubsystemoftheHammerstein—likemodel，whichguaranteedanoutstandinggeneralizationabilityoffrequency．Subsequently，aproportional·integral—de-r

6、ivative(PID)feedbackcontrolschemecombinedwithafeed—forwardcompensationwasimplementedtoamagnetostrictivesmartstructureforreal-timeprecisetrajectorytracking．Simulationsandexperimentsonagi-antmagnetostrictiveactuator(GMA)verifyboththeeffectivenessandthepracticalityoftheproposedmodelingandcontrol

7、methods．Keywords：giantmagnetostrictiveactuator；rate—dependenthysteresis；Hammerstein-likemodel；leastsquaresupportvectormachines(LS—SVM)；modeling；trackingcontrol收稿日期：2012-07·23；网络出版时间：2012·12-0617：33网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．2625．V．201