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作者：孙本川;李松;高飞扬;郑雄飞;
单位：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室;中国科学院机器人与智能制造创新研究院;中国科学院大学;
摘要：针对生物3D打印按需压电喷墨喷头的迟滞特性造成的喷射液滴大小控制不精确，以及易受外界干扰造成打印稳定度不高的问题，设计了一种基于Bouc-Wen模型逆模型的复合控制策略，实现了压电喷头迟滞度的减小并且使得系统的抗噪声干扰能力得到了明显的增强。首先使用Bouc-Wen模型描述压电喷头迟滞特性，在此基础上结合粒子群算法对模型未知参数进行辨识；为了减小系统的迟滞度，通过对模型进行逆向求解并且结合龙格库塔方法设计了一种前馈逆模型补偿控制器；同时，为了增强系统的抗干扰能力并减轻系统对于建模精度的依赖，将前馈逆模型补偿控制器与PID控制器相结合构成复合控制器；仿真结果表明，粒子群算法辨识结果的均方根误差为0.0006，能够精确地辨识Bouc-Wen模型的参数；前馈逆模型补偿控制器将输入为sin(50t)时的迟滞度从32.6%减小为1.4%，有效减小系统的迟滞度；复合控制器使得系统在白噪声干扰下产生的偏差从前馈逆模型补偿控制时的9.6%减小到2%，抗噪声干扰能力有明显的增强。
关键词：压电喷头;;粒子群;;迟滞特性;;前馈逆模型补偿;;复合控制
基金资助：面向脊髓损伤修复的多材料体素级微挤出3D打印机理及工艺研究（51875557）
