DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-1116-1122


УДК681.5.08

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОАКТЮАТОРА

Головин А. А.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Головин А.А. Идентификация параметров пьезоактюатора // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 6. С. 1116–1122. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-6-1116-1122

Аннотация
Рассмотрен вариант технической реализации автоматизированной установки и алгоритмы ее функционирования для определения параметров пьезоактюатора. Оценка произведена по передаточной функции, представленной в форме линейной регрессии. В качестве производных использованы первые приближения. Для анализа результатов процедуры идентификации и определения параметров объекта использованы известные параметры пьезоактюатора. В первом способе на вход подавалось ступенчатое воздействие. На основе анализа полученных результатов сделан вывод, что для обеспечения погрешности меньше 1% необходимо производить измерения с частотой более 200 кГц. Освещены проблемы, связанные с проведением измерений в режиме реального времени и с обработкой больших объемов данных. Для улучшения качества процедуры предложено воспользоваться особенностью работы пьезоактюатора – возможностью непосредственного измерения ускорения, а также формированием широтно-модулированного сигнала переменной скважности для получения более информативного выходного сигнала. Сделан вывод, что применение метода наименьших квадратов совместно с широтно-импульсным входным воздействием и использованием акселерометра позволяет получить результаты с малой погрешностью оценок параметров даже при работе на частотах дискретизации порядка 20 кГц. При использовании встроенного пакета System Identification Toolbox происходит точное определение модели при работе на технически реализуемой в режиме реального времени частоте 20 кГц. В результате проделанной работы предложен вариант технической реализации установки и алгоритм функционирования. Обеспечивается схождение параметров с точностью до 0,5% при частоте измерения порядка 20 кГц, что позволяет осуществлять работу в режиме реального времени с использованием программного обеспечения MATLABSimulink Desktop Real-Time. 

Ключевые слова: идентификация параметров, метод наименьших квадратов, алгоритм идентификации, пьезоактюатор, MATLAB Simulink, Simulink Desktop Real-Time, Real-Time Simulink, System Identification Toolbox

Список литературы
1.      Панич А.ЕПьезокерамические актюаторы. Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2008. 159 с. 
2.      Бобцов А.А., Бойков В.И., Быстров С.В., Григорьев В.В. Исполнительные устройства и системы для микроперемещений. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2011. 131 с.
3.      Никольский А.А. Новые высокоточные электроприводы с пьзокомпенсаторами для станков, механизмов и приборов // Электротехника. 1993. № 1. С. 27–31.
4.      LivingstonJ.A., KemnerC.A., DamC.Q., DavisJ.R., ClemensL.C. Testing apparatus for a multilayer piezoelectric actuator. Patent US5301558. 1994.
5.      Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя: Пер. с англ. М.: Наука, 1991. 432 с.
6.      Быстров С.В., Бобцов А.А., Григорьев В.В., Бойков В.И., Бушуев А.Б. Устройство для испытания пьезоэлектрического привода и его элементов. Патент на полезную модель №76138. 2008.
7.      Субботин М.И. Устройство для определения частоты установочного резонанса пьезоэлектрических датчиков. Патент РФ №2176383. Бюл. 2000. №28.
8.      Никольский А.А. Точные двухканальные следящие электроприводы с пьезокомпенсаторами. М.: Энергоатомиздат, 1988. 160 с.
9.      Бойков В.И., Головин А.А. Особенности идентификации параметров пьезоактюаторов // Международная научно-практическая конференция "Инновационные механизмы решения проблем научного развития". Сызрань, 2016. Часть 1. С. 9–13.
10.   Sastry S., Bodson M. Adaptive Control. Stability, Convergence, and Robustness. New Jersey: Prentice-Hall, 1989. 377 p.
11.   Soderstrom T.S., Stoica P.G. System Identification. New Jersey: Prentice-Hall, 1994. 612 p.
12.   Андриевский Б.Р. Идентификация и диагностика систем [Электронный ресурс]. СПб.: НИУ ИТМО, 2012. 83 с.
13.   Aarts R.G. System Identification and Parameter Estimation. Enschede: Universiteit Twente, 1998. 103 p.
14.   Aranovskiy S., Bobtsov A., Ortega R., Pyrkin A. Performance enhancement of parameter estimators via dynamic regressor extension and mixing // IEEE Transactions on Automatic Control. 2016. V. 62. N7. P. 3546–3550.doi: 10.1109/tac.2016.2614889 
15.   Головин А.А. Повышение быстродействия силовых пьезоактюаторов // Сборник трудов VI Всероссийского конгресса молодых ученых. СПб.: Университет ИТМО, 2017. С. 56–59.
Головин А.А., Луценко Д.С., Бойков В.И. Способы повышения быстродействия управления силовыми пьезоактюаторами // Сборник тезисов докладов конгресса молодых ученых [Электронный ресурс]. СПб.: Университет ИТМО,2017.


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2018 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика