種數(shù)字信號(hào)處理算法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，去除噪聲。
[0062]32)針對GMA的多物理場反饋狀態(tài)參數(shù)所反映出的復(fù)雜致動(dòng)效果，結(jié)合分布式光纖光柵傳感探索GMA反饋狀態(tài)參數(shù)獲取方法，建立合理的分布式光纖光柵傳感器數(shù)據(jù)分析機(jī)制。
[0063]33)進(jìn)行基于分布式光纖光柵傳感器數(shù)據(jù)融合的反饋狀態(tài)特征挖掘，快速準(zhǔn)確地提取GMA的多物理場反饋狀態(tài)特征。
[0064]34)通過對多物理場耦合的微制動(dòng)結(jié)構(gòu)在線非線性建模理論的分析，掌握多物理場耦合激勵(lì)和作用因素對GMA致動(dòng)效果和反饋狀態(tài)的實(shí)時(shí)影響特征，進(jìn)而建立GMA工作過程中的在線非線性動(dòng)態(tài)模型，以保持多物理場的微制動(dòng)結(jié)構(gòu)非線性時(shí)變模型在GMA工作過程中與現(xiàn)實(shí)工況的即時(shí)非線性吻合。
[0065]4)建立非線性最優(yōu)控制模型，根據(jù)期望位移值、應(yīng)給激勵(lì)值和外加激勵(lì)反饋特征信息計(jì)算出實(shí)際激勵(lì)值，并控制實(shí)際激勵(lì)值作用于GMA8，實(shí)時(shí)采集步驟1)中GMA輸出位移值。具體步驟如圖4所示，包括:
[0066]41)反饋狀態(tài)特征將提供致動(dòng)操作對GMA系統(tǒng)自身狀態(tài)的多物理場耦合影響以及由此造成控制期望與實(shí)際加工結(jié)果間的差異，進(jìn)而在線調(diào)?？刂颇Ｐ秃妥灾餍拚刂浦噶?，通過不間斷的控制、反饋和在線調(diào)校，確保達(dá)到預(yù)期的控制期望。
[0067]42)設(shè)計(jì)控制期望與反饋特征差異的微制動(dòng)結(jié)構(gòu)自適應(yīng)控制算法，其中包含差異特征萃取和識(shí)別、多場耦合控制參數(shù)與綜合反饋狀態(tài)的自適應(yīng)隨動(dòng)以及與之對應(yīng)的新控制環(huán)路的在線建立方法。
[0068]5)重復(fù)步驟2)?4)直至GMA輸出位移值與期望位移值相等。
[0069]如圖3和圖4所示，本發(fā)明在線動(dòng)態(tài)模型和自適應(yīng)控制算法，通過實(shí)時(shí)采集GMA的工作狀態(tài)物理參數(shù)并提取反饋特征，為滯回逆模型的在線建立和修正提供依據(jù)，滯回逆模型輸入GMA期望位移和反饋特征，輸出GMA應(yīng)給激勵(lì)信號(hào)；GMA實(shí)際輸出位移與期望位移之間的誤差作為非線性最優(yōu)控制器的輸入之一，其它兩個(gè)輸入為GMA應(yīng)給激勵(lì)信號(hào)和反饋特征，輸出為GMA實(shí)際激勵(lì)信號(hào)；通過GMA實(shí)際輸出位移與期望位移之間的誤差、GMA應(yīng)給激勵(lì)信號(hào)、反饋特征和非線性最優(yōu)控制器，構(gòu)成自適應(yīng)控制反饋回路。
[0070]以上結(jié)合最佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
[0071]本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制方法，其特征在于:包括如下步驟: 1)將光柵位移傳感器(5)與GMA(8)緊密連接，通過采集光柵柵距的改變導(dǎo)致反射光波長的位移值，以此反映GMA輸出位移值； 2)實(shí)時(shí)采集GMA(8)致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量，獲取GMA(8)的外加激勵(lì)反饋特征信息; 3)根據(jù)所述GMA(8)的外加激勵(lì)反饋特征信息建立多物理量耦合在線動(dòng)態(tài)模型，輸入期望位移值計(jì)算出應(yīng)給激勵(lì)值； 4)建立非線性最優(yōu)控制模型，根據(jù)所述期望位移值、應(yīng)給激勵(lì)值和外加激勵(lì)反饋特征信息計(jì)算出實(shí)際激勵(lì)值，并控制所述實(shí)際激勵(lì)值作用于GMA(8)，實(shí)時(shí)采集所述步驟1)中GMA輸出位移值； 5)重復(fù)步驟2)?4)直至所述GMA輸出位移值與期望位移值相等。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制方法，其特征在于:所述步驟1)中將光柵位移傳感器(5)與GMA(8)緊密連接的具體步驟為:將光柵位移傳感器(5)與應(yīng)變體(4)緊密連接，并將所述應(yīng)變體⑷與GMA⑶的致動(dòng)桿(81)連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制方法，其特征在于:所述步驟2)中GMA (8)致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量包括GMA外殼環(huán)境溫度、GMM棒體振動(dòng)、GMA內(nèi)部磁場分布、GMM棒體溫度、GMA線圈溫度和GMA線圈電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制方法，其特征在于:所述步驟3)中多物理量耦合在線動(dòng)態(tài)模型為滯回逆模型，用于根據(jù)所述GMA致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量的參數(shù)，計(jì)算實(shí)現(xiàn)期望位移值所需要作用于GMA的應(yīng)給激勵(lì)值。5.一種基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制裝置，其特征在于:包括PC機(jī)(1)、信號(hào)發(fā)生器(2)、音頻功放(3)、與GMA(8)的致動(dòng)桿(81)緊密連接的應(yīng)變體(4)、與所述應(yīng)變體(4)緊密連接的光柵位移傳感器(5)、安裝于GMA(8)內(nèi)部的環(huán)境物理量光柵傳感器(6)和光柵解調(diào)儀(7); 所述PC機(jī)⑴:用于接收光柵解調(diào)儀發(fā)送的GMA輸出位移值和GMA致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量，并計(jì)算出實(shí)際激勵(lì)值，將實(shí)際激勵(lì)值轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)發(fā)送至信號(hào)發(fā)生器(2); 所述信號(hào)發(fā)生器(2):用于根據(jù)PC機(jī)(1)發(fā)送的控制信號(hào)輸出正弦激勵(lì)信號(hào)； 所述音頻功放(3):用于根據(jù)信號(hào)發(fā)生器(2)發(fā)送的正弦激勵(lì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)GMA(8); 所述應(yīng)變體(4):用于體現(xiàn)致動(dòng)桿(81)受到擠壓而產(chǎn)生的形變； 所述光柵位移傳感器(5):用于采集所述應(yīng)變體(4)的形變值，并根據(jù)所述形變值計(jì)算出GMA輸出位移值發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7); 所述環(huán)境物理量光柵傳感器出):用于采集GMA致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量，并將所述GMA致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量發(fā)送至光柵解調(diào)儀； 所述光柵解調(diào)儀(7)用于將所述形變位移值和GMA致動(dòng)過程中的環(huán)境物理量解調(diào)后發(fā)送至PC機(jī)(1)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制裝置，其特征在于:所述環(huán)境物理量光柵傳感器(6)包括棒體溫度傳感器(61)、分布式磁場傳感器(62)、GMM棒體振動(dòng)傳感器￠3)和線圈溫度傳感器(64); 所述棒體溫度傳感器(61):安裝于GMA(8)內(nèi)的GMM棒(82)表面，用于采集GMM棒體溫度并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7); 所述分布式磁場傳感器￠2):安裝于GMA(8)的線圈(83)外側(cè)，用于采集GMA內(nèi)部磁場分布并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7); 所述GMM棒體振動(dòng)傳感器(63):安裝于GMA⑶的GMM棒(82)表面，用于采集GMM棒體振動(dòng)并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7); 所述線圈溫度傳感器(64):安裝于GMA⑶的線圈(83)表面，用于采集GMA線圈溫度并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制裝置，其特征在于:還包括安裝于GMA(8)的外殼(84)表面的環(huán)境溫度傳感器(9)，所述環(huán)境溫度傳感器(9)用于采集GMA外殼環(huán)境溫度并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制裝置，其特征在于:還包括與GMA⑶的線圈(83)連接的電流傳感器(10)，所述電流傳感器(10)用于采集GMA線圈電流并發(fā)送至光柵解調(diào)儀(7)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制裝置，其特征在于:所述棒體溫度傳感器(61)、分布式磁場傳感器^2)、GMM棒體振動(dòng)傳感器￠3)和線圈溫度傳感器(64)均通過從GMA⑶底部伸出的光纖(11)與光柵解調(diào)儀(7)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光纖光柵的GMA自適應(yīng)控制方法及裝置，采用光纖光柵傳感器實(shí)時(shí)采集GMA致動(dòng)過程中多物理場的機(jī)械耦合狀態(tài)信息，獲取GMA各個(gè)組成部分和外加激勵(lì)的反饋特征信息，以此為依據(jù)建立GMA工作過程的在線非線性動(dòng)態(tài)模型；進(jìn)而通過分析預(yù)期和實(shí)際反饋特征間的差異，研究激勵(lì)和反饋間的模型自適應(yīng)隨動(dòng)控制策略，設(shè)計(jì)出符合應(yīng)用要求最優(yōu)的自適應(yīng)控制方法。使得對GMA的控制能夠根據(jù)環(huán)境工況的變化而調(diào)整，保證GMA控制的精度。
【IPC分類】G05B13/04, H01L41/12
【公開號(hào)】CN105319971
【申請?zhí)枴緾N201510819563
【發(fā)明人】韓屏, 董航, 劉磊, 張日曉, 朱陽洋
【申請人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月20日