基于xPCTarget的压电陶瓷执行器高精度高速半实物仿真系统研究

本文主要探讨了压电陶瓷执行器（Piezoelectric Actuator, PZT）在微动控制中的高精度与高速响应问题。传统的PZT在精密定位系统中因其高精度、大带宽和快速响应特性而备受青睐，尤其在超精密加工和半导体光刻等领域。然而，随着工业生产需求的提升，对定位速度的追求日益增强，这就需要设计出既能保证定位精度又能实现快速响应的高效控制算法。 针对这一挑战，研究者采用了三阶轨迹规划方法来设计控制算法。三阶轨迹规划是一种优化控制策略，通过计算得到最优路径，可以同时满足高精度和高速度的要求。然而，传统的非实时计算平台由于计算周期受限，难以在算法开发验证阶段提供足够准确的性能评估。 为解决这个问题，文章引入了xPCTarget实时内核技术。xPCTarget是一种嵌入式实时仿真工具，它通过主机与目标机的协作，使得目标机能够快速运行控制算法的仿真模型。这种实时内核的优势在于能够在毫秒级的伺服周期内完成计算，极大地提高了控制算法的实时性和准确性。 本文构建了一个基于xPCTarget的压电陶瓷执行器微动控制半实物仿真平台。该平台由宿主机（PC机）、运行Matlab/Simulink/RTW环境的中间层和PZT驱动/控制系统的执行器层构成。宿主机负责控制算法的设计和编译，然后将其下载到目标机，利用xPCTarget的实时内核进行实时仿真和性能评估。 通过这个半实物仿真系统，研究人员得以在实际硬件环境中测试和优化控制算法，确保在满足高精度微动控制的同时，也能实现快速响应。这种方法的应用不仅提高了控制算法的开发效率，也为压电陶瓷执行器在工业控制领域的实际应用提供了强有力的技术支持。本文的工作对于提升压电陶瓷执行器在精密机械控制中的性能具有重要意义。