引用本文:陈辉,齐苗苗,刘佳彬,连峰,韩崇昭.压电作动器的多目标互补鲁棒控制方法研究[J].控制理论与应用,2026,43(2):227~238.[点击复制]
CHEN Hui,QI Miao-miao,LIU Jia-bin,LIAN Feng,HAN Chong-zhao.Research on multi-objective complementary robust control of piezoelectric actuators[J].Control Theory & Applications,2026,43(2):227~238.[点击复制]
压电作动器的多目标互补鲁棒控制方法研究
Research on multi-objective complementary robust control of piezoelectric actuators
摘要点击 216  全文点击 22  投稿时间：2023-08-06  修订日期：2025-03-28
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DOI编号  10.7641/CTA.2024.30532
  2026,43(2):227-238
中文关键词  压电作动器  鲁棒控制  相关性辨识  Youla参数化  卡尔曼滤波  多目标互补控制
英文关键词  piezoelectric actuators  robust control  relevance recognition  Youla parameterization  Kalmen filter  multiobjective complementary control
基金项目  国家自然科学基金项目(62363023, 62163023, 61873116, 62366031), 甘肃省基础研究创新群体项目(25JRRA058), 中央引导地方科技发展资金 项目(25ZYJA040), 甘肃省重点人才项目(2024RCXM86), 甘肃省军民融合发展专项资金项目资助.
作者单位E-mail
陈辉 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 huich78@hotmail.com 
齐苗苗 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院  
刘佳彬* 兰州理工大学 电气工程与信息工程学院 liujb@lut.edu.cn 
连峰 西安交通大学 自动化科学与工程学院  
韩崇昭 西安交通大学 自动化科学与工程学院  
中文摘要
      针对存在模型不确定性、外界干扰和测量噪声下的压电作动器(PEA)高精度跟踪控制问题, 本文提出多目 标互补鲁棒控制方法. 首先, 建立基于Hammerstein模型结构的率相关迟滞非线性模型, 其中系统的静态迟滞非线性 环节采用Prandtl-Ishlinskii(PI)模型描述, 动态线性环节则由改进的相关性辨识法得到. 然后, 在此模型基础上, 提出 用多目标互补鲁棒控制方法来实现压电作动器的高精度跟踪控制, 该控制器应用PID控制理念实现闭环系统的最 优性能, 并采用鲁棒控制策略达到闭环系统的鲁棒稳定, 同时融合了Youla参数化的思想解决系统最优性能与鲁棒 性之间的矛盾. 最后, 通过实验验证系统的跟踪精度及抗干扰能力, 证明了本文所提出方法的有效性.
英文摘要
      To address the challenge of achieving high-precision tracking control for piezoelectric actuators (PEAs) in the presence of model uncertainty, external interference, and measurement noise, a novel multi-objective complementary robust control method is proposed in this paper. First, a rate-dependent hysteresis nonlinear model, structured upon the Hammerstein model, is formulated. This model represents the static hysteresis nonlinear component using the Prandtl-Ishlinskii (PI) model, while the dynamic linear component is characterized by an enhanced correlation identification method. Then, a multi-objective complementary robust control method is employed to achieve the precise tracking control of the piezoelectric actuator. This approach integrates PID control principles to optimize the closed-loop system’s performance, incorporates robust control strategies to ensure the stability of the closed-loop system, and utilizes Youla parameterization to address the conflict between the system’s optimal performance and robustness. Finally, the system’s tracking accuracy and anti-interference capabilities are verified through experiments, providing empirical evidence for the effectiveness of the proposed methodology in this paper.