基于GRU-NN预测模型的压电作动器MPC-KAN控制方法
作者:
作者单位:

武汉工程大学 电气信息学院,湖北 武汉 430205

作者简介:

郭辰星(2000-),男,湖北省襄阳市人,硕士生。

通讯作者:

基金项目:

湖北省高等学校中青年科技创新团队项目(T2022012)

伦理声明:



MPC-KAN Control Method for Piezoelectric Actuators Based on GRU-NN Prediction Model
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Affiliation:

School of Electrical and Information Engineering, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205 , China

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    摘要:

    为了提高压电作动器(PEAs)的轨迹跟踪性能,提出了一种基于门控递归单元(GRU)神经网络(NN) 预测模型的Kolmogorov-Arnold网络前馈模型预测控制(MPC-KAN)。与神经网络逆模型控制不同,该方法使用 GRU-NN正向建模,并根据模型预测结果调整模型预测控制(MPC)的输出。首先,根据线性化模型选择GRU-NN 的训练输入特征,并训练该网络。然后,为了提高优化效果和缩短优化时间,将麻雀搜索算法(SSA)用作MPC优化器,并建立Kolmogorov-Arnold网络(KAN)以替代SSA优化。该方法的有效性在PEAs平台上得到验证,与传统方法相比,控制精度提高了约30%。

    Abstract:

    To improve the trajectory tracking performance of piezoelectric actuators (PEAs), this study proposes a Kolmogorov-Arnold network feedforward model predictive control (MPC-KAN) based on a gated recurrent unit (GRU) neural network (NN) prediction model. Unlike neural network inverse model control, this method uses GRU-NN forward modeling and adjusts the model predictive control (MPC) output based on the model prediction results. First, this study selects the training input features of GRU-NN based on a linearized model and trains the network. Then, to improve optimization performance and shorten optimization time, the sparrow search algorithm (SSA) was used as the MPC optimizer, and a Kolmogorov-Arnold network (KAN) was established to replace the SSA optimization. The effectiveness of this method has been verified on the PEA platform. Compared with tradi tional methods, the control accuracy has been improved by approximately 30%.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

郭辰星,李自成,徐瑞瑞.基于GRU-NN预测模型的压电作动器MPC-KAN控制方法[J].压电与声光,2025,47(1):157-162. GUO Chenxing, LI Zicheng, XU Ruirui. MPC-KAN Control Method for Piezoelectric Actuators Based on GRU-NN Prediction Model[J]. PIEZOELECTRICS AND ACOUSTOOPTICS

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  • 收稿日期:2024-10-22
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  • 在线发布日期: 2024-11-12
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