[发明专利]基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿方法

摘要

本发明基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿方法，具体指一种离子聚合物金属复合材料（IPMC）位移传感器所含迟滞特性的伪反馈补偿方法，涉及伪反馈补偿技术领域。本发明由V=P(R)=P·R系统，E=V‑G(Y)=V‑G·Y系统，Y=F(E)=F·E系统以仿射形式构成。本发明基于IPMC位移传感器，具有柔性好、重量轻，产生电信号强，可以用于潮湿环境等特点的基础上，利用IPMC位移传感器模型对IPMC位移传感器的迟滞补偿器构成反馈作用，无需对IPMC位移传感器本身进行反馈作用，在物理上易于实现；因采用了伪反馈设计，对IPMC位移传感器模型误差不敏感，实现对IPMC位移传感器所含迟滞的有效补偿。

主权项

一种基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿方法，其特征是，由V＝P(R)＝P·R系统，E＝V‑G(Y)＝V‑G·Y系统，Y＝F(E)＝F·E系统以仿射形式构成；其中，P(R)是传感器的映射与其输入变量R之间关系的表示，F(E)则是补偿器的映射与其输入变量E之间的关系表示，G(Y)是传感器模型的映射与其输入变量Y之间的关系表示；P、G、F分别表示传感器的输入与输出之间的映射、传感器的模型的输入与输出之间的映射、补偿器的输入与输出之间的映射；R为测量物体的位移，即传感器的输入，V为传感器的输出电压，E为补偿系统误差，Y为补偿器输出电压；所述方法包括如下步骤：设定基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿系统的各个环节：V＝P(R)＝P·R  (1)E＝V‑G(Y)＝V‑G·Y  (2)Y＝F(E)＝F·E  (3)则Y＝F(P·R‑G·Y)当满足Y＝R，就能实现P(R)IPMC传感器的输入位移与基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿器输出之间呈线性关系，条件是令：P＝F‑1·(1+F·G)  (4)定义：δ＝(P‑G)·G‑1  (5)为基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿系统的传感器特性相对模型误差，设||δ||≤δm，||·||表示范数，δm传感器特性相对模型误差的最小上界；再令：F＝Q＊·G‑1，  (6)其中，Q＊＝Q·δ‑1＝[(1‑q)n/(1‑qz‑1)n]·δ‑1  (7)为补偿滤波器，而Q＝(1‑q)n/(1‑qz‑1)n，  (8)0＜q＜1为滤波参数，z‑1为单位延迟算子，n为补偿滤波器的阶次；由(4)、(6)得Q＊·(P‑G)·G‑1＝1  (9)即整个基于伪反馈的IPMC位移传感器迟滞特性的补偿系统表示为：Y＝(1+F·G)‑1P·R＝(δ·G+Q·G)‑1(P·Q·R)  (10)如果所建的传感器特性模型准确，即G＝P，则有δ＝0，使得Y＝R；如果传感器特性模型存在误差，则δ≠0，若稳态时Q趋于1，则根据(10)有Y＝(P‑G+Q·G)‑1(P·Q·R)→R。