圧電セラミックスのヒステリシスおよび非線形特性が圧電マイクロポジショニングプラットフォームの精度に与える影響を抑制するために、圧電セラミックスアクチュエータの周波数依存ヒステリシス非線形特性を反映するHammersteinモデルを構築した：非対称Bouc-Wenモデルを用いて静的ヒステリシス非線形性を表現し、動的線形モデルで信号周波数の影響を特徴付けた。ヒステリシス補償器が完全に補償できず、実験装置にノイズ干渉が存在することから、カルマンフィルタを用いた予測制御を採用し、圧電マイクロポジショニングプラットフォームの制御精度を向上させた。予測制御は逆補償誤差やモデリング誤差などのモデル不確かさの影響を低減し、カルマンフィルタはシステムの状態推定値を取得するために用いられる。実験結果は、正弦波信号下での相対追従誤差が0.68％未満、三角波信号下での相対追従誤差が0.70％未満であることを示した。ヒステリシス補償に基づき、カルマンフィルタによる予測制御を用いることで、本手法はマイクロポジショニングプラットフォームの高精度追従を効果的に実現できる。

予測制御;カルマンフィルタ;圧電セラミックアクチュエータ;Hammersteinモデル