基于（＃）Lina Hao（*）FSMLC方法并具有EUPI磁滞补偿的压电驱动微型位置平台的仿真和实验

### 基于FSMLC方法并具有EUPI磁滞补偿的压电驱动微型位置平台的仿真与实验 #### 摘要与介绍 本文主要介绍了利用扩展无平行Prandtl-Ishlinskii (EUPI)模型进行压电驱动微型定位台的磁滞特性补偿的研究。磁滞现象是压电驱动器固有的一个特性，它可能导致系统的性能降低。为了克服这一问题，本研究提出了几种不同的磁滞补偿策略，并通过仿真与实验验证了这些方法的有效性。 #### 磁滞补偿技术概述 磁滞现象是指材料在受到外部应力或磁场作用时，其应变或磁化强度的变化滞后于应力或磁场变化的现象。对于压电驱动器而言，这种磁滞效应会导致控制精度下降，从而影响整个系统的性能。为了解决这个问题，研究人员通常会采用磁滞补偿技术。 ##### EUPI模型 EUPI模型是一种扩展版的Prandtl-Ishlinskii模型，它可以更准确地描述非线性磁滞行为。相比于传统的PI模型，EUPI能够更好地模拟实际系统中的复杂磁滞特性，尤其是在非对称磁滞曲线方面表现出色。 #### 补偿策略 本文研究了三种磁滞补偿策略： 1. **积分逆(I-I)补偿器**：这是一种常见的补偿方法，通过预先计算出系统的逆模型来抵消磁滞效应。 2. **直接逆(D-I)补偿器**：该方法直接根据系统的输入输出关系构建逆模型。 3. **逆模型(I-M)补偿器**：这种方法通过建立系统的逆模型来实现补偿。 然而，在存在噪声的情况下，I-I补偿器的准确性和鲁棒性较差。因此，研究者提出了一种新型的滑模似控制与EUPI相结合的方法(SMLC-EUPI)。 ##### SMLC-EUPI方法 SMLC-EUPI方法结合了EUPI模型的优势和滑模控制的优点，可以有效抑制磁滞引起的误差。尽管这种方法可以在很大程度上减少偏差，但调整SMLC参数的过程相当复杂。为此，本文进一步引入了模糊逻辑方法来自动调整这些参数。 #### 实验验证 为了验证所提出的控制方法的有效性，研究团队在实验室环境下进行了仿真试验和物理实验。通过轨迹跟踪实验，研究人员比较了不同补偿策略的效果，并且利用模糊逻辑方法调整了SMLC参数。 最终，实验结果表明，基于SMLC-EUPI的模糊逻辑控制方法能够在含有噪声的环境中显著提高系统的定位精度和鲁棒性。此外，研究团队还在显微镜下通过CMOS传感器进行了实验，得到了令人信服的结果。 #### 结论 本研究通过提出一种结合EUPI模型和滑模似控制的模糊逻辑补偿方法，有效解决了压电驱动微型定位台的磁滞问题。实验结果证明了该方法的有效性和优越性，为未来的微纳米定位技术提供了重要的理论基础和技术支持。未来的工作将着重于进一步优化模糊逻辑控制器的设计，以及探索更多应用场景下的性能表现。