Modeling and Sliding Mode Control Based on Inverse Compensation of Piezo-positioning System

为了提高压电定位系统（Piezo-positioning system）的控制性能，对迟滞特性产生的影响及其补偿控制方法进行了研究。利用Hammerstein模型表征压电陶瓷定位器的动态迟滞非线性特性，分别以Prandtl-Ishlinskii（P-I）模型和Hankel矩阵系统辨识法求得的模型表示Hammerstein模型的静态非线性部分和动态线性部分。此模型对于200 Hz以内的典型输入频率具有较好的泛化能力。提出了基于P-I逆模型与积分增广的滑模逆补偿跟踪控制策略，实验结果表明，相较于PID逆补偿控制和无逆补偿的滑模控制，滑模逆补偿控制具有更加理想的阶跃响应，无超调且调节时间仅为6.2 ms，在频域内系统闭环跟踪带宽达到119.9 Hz，且扰动抑制带宽达到86.2 Hz。所提控制策略实现了迟滞非线性的有效补偿，提高了压电定位系统的跟踪精度与抗扰性能。