速率依赖的压电执行器磁滞建模与控制研究

本文主要探讨了压电执行器中与速率相关的磁滞现象的建模与控制。压电材料在电磁能量转换过程中表现出显著的速率依赖性，即其输出位移对输入电压变化率的敏感度。为了准确地理解和管理这种特性，研究者提出了一个基于Prandtl-Ishlinskii模型的速率依赖建模方法。 Prandtl-Ishlinskii模型是一种经典的方法，用于描述材料的非线性行为，特别是磁滞回线中的滞回效应。在这个模型中，动态阈值和权重值的概念被引入，它们分别反映了输入电压速率对磁滞行为的影响程度。动态阈值随速度的变化而调整，而权重值则衡量了不同速率下的响应强度差异。 作者首先构建了该模型，通过将输入电压的速度作为参数，考虑了速率对磁滞曲线的影响。然后，他们通过对比理论预测的输出响应与实际测量的压电执行器在不同输入频率下的实验数据，验证了所提出的速率依赖Prandtl-Ishlinskii模型的有效性。这一步骤对于确保模型的准确性和实用性至关重要，因为它允许研究人员了解模型在实际工作条件下的性能。 进一步，研究者还探讨了一种带有反向馈控制的策略，目的是抵消或减少由于速率依赖性引起的输出误差。这种控制器能够预见并补偿由于输入电压变化率改变导致的磁滞效应，从而提高系统的稳定性和精度。这对于设计高性能的压电驱动系统，特别是在需要快速响应或精密定位的设备中，具有重要的工程应用价值。 这篇研究论文深入剖析了压电执行器中速率依赖磁滞的内在机制，并提出了一种有效的建模和控制策略。这对于优化压电系统的动态性能、提升其在自动化和精密机械领域的应用有着深远的影响。未来的研究可能进一步探索如何优化控制器的设计，以实现更高效、鲁棒的压电执行器系统。