[发明专利]一种矩阵型自适应滤波器迟滞控制系统及方法

权利要求书

1.一种矩阵型自适应滤波器迟滞控制系统，其特征在于，所述迟滞控制系统包括：误差计算模块、自适应算法模块、压电陶瓷执行器和滤波器；

所述滤波器包括：第一加法器、多个延迟算子以及多个滤波单元F_i，其中i＝1,2,3...m；

所述滤波器的输入端分别经过i-1个延迟算子与第i个滤波单元的输入端连接，所述滤波器的输入端、i-1个延迟算子与第i个滤波单元构成一级；

所述滤波单元包括：第二加法器、多个自适应加权模块以及多个相同宽度的Backlash算子，多个相同宽度的Backlash算子形成串联结构，首部Backlash算子的输入端为滤波单元的输入端，首部Backlash算子的输入端信号、尾部Backlash算子的输出端信号以及相邻两个Backlash算子之间的信号被引出，分别连接到各自对应的自适应加权模块的输入端，每个自适应加权模块的输出端均与所述第二加法器的输入端连接；

各所述第二加法器的输出端均与所述第一加法器的输入端连接，所述第一加法器的输出作为整个滤波器的输出；

所述误差计算模块的输出和各所述自适应加权模块连接，所述误差计算模块的一个输入是所述滤波器的期望输出信号即参考信号，所述误差计算模块的另一个输入是实际输出信号，所述实际输出信号为滤波器输出信号或压电陶瓷执行器输出信号；所述误差计算模块用于根据两个输入信号确定误差信号，所述自适应算法模块用于根据所述误差信号对各所述自适应加权模块中的权值进行实时调整，利用调整后的滤波器对所述压电陶瓷执行器进行迟滞补偿；

所述整个滤波器的输出为：

其中W(k)表示k时刻的权值矩阵，O(k)表示k时刻的所述滤波器的各级输出，符号表示哈达玛积，表示将所述矩阵中所有元素进行相加；

其中，w_i,j(k)表示第i个所述滤波单元，第j个的所述权值，初始权值设为零，P_i,j(k)为前一列的P_i,j-1(k)经过所述Backlash算子后的输出；

所述误差信号定义为：

其中，y_d(k)为输入参考位移信号；

所述根据所述误差信号对各所述自适应加权模块中的权值进行实时调整，所述权值进行更新的表达式为：

其中

μ为更新步长。

2.根据权利要求1所述的矩阵型自适应滤波器迟滞控制系统，其特征在于，自适应算法模块，根据所述误差，采用LMS算法对各所述自适应加权模块中的权值进行实时调整。

3.一种矩阵型自适应滤波器的迟滞控制方法，应用于如权利要求1-2中任意一项所述的矩阵型自适应滤波器的迟滞控制系统，其特征在于，所述控制方法包括：

将电压信号输入到所述压电陶瓷执行器中，得到第一输出信号；

将所述电压信号输入到所述滤波器中，通过调节所述滤波器中滤波单元个数和/或滤波单元中Backlash算子个数，得到多个第二输出信号；

根据所述第一输出信号和各所述第二输出信号，采用误差计算模块确定多个第一信号误差；

根据各所述第一信号误差，采用均方根误差RMSE准则确定第二信号误差，所述第二信号误差为第一信号误差中的一个；

采用所述第二信号误差对应的滤波器对所述压电陶瓷执行器进行迟滞补偿；

所述整个滤波器的输出为：

其中W(k)表示k时刻的权值矩阵，O(k)表示k时刻的所述滤波器的各级输出，符号表示哈达玛积，表示将所述矩阵中所有元素进行相加；

其中，w_i,j(k)表示第i个所述滤波单元，第j个的所述权值，初始权值设为零，P_i,j(k)为前一列的P_i,j-1(k)经过所述Backlash算子后的输出；

所述误差信号定义为：

其中，y_d(k)为输入参考位移信号；

所述根据所述误差信号对各所述自适应加权模块中的权值进行实时调整，所述权值进行更新的表达式为：

其中

μ为更新步长。