模糊神经网络在超声波电机位置控制中的应用

模糊神经网络在超声波电机位置控制中的应用

一、模糊神经网络在超声马达位置控制中的应用(论文文献综述)

房善想[1](2021)在《面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究》文中研究说明航空发动机叶片的表面强化对提高发动机使用寿命和工作效率、提升飞机飞行安全具有重要意义。由于叶片的材料钛合金具有比强度高的特点,对其进行超声强化需要大振幅稳定输出的超声换能器。另外,为了提高超声强化的自动化水平和实现叶片表面的高精度强化加工,需要应用工业机器人装载强化装置以自动完成工艺过程,并且工业机器人工作时需要进行特定的运动规划以及接触力的柔顺控制。本文的研究内容包括四个部分。(1)可提供大振幅稳定输出的超声表面强化换能器研制。对于TC4钛合金的超声强化,需要换能器提供持续稳定的大振幅输出。采用稀土超磁致伸缩材料代替压电陶瓷来研制超声换能器,以Terfenol-D棒为核心元件设计复合振子,提高前后振速比与振动稳定性。通过复合振子模态分析,得到振型良好的固有频率,获得大振幅输出,同时稀土超磁致伸缩换能器的整体有限元磁场分析验证了其整体磁场封闭并且分布合理。经测试,所研制的换能器在方波20 k Hz的条件下,输出振幅可达11.3μm,测试材料强化区域的表面质量分布均匀良好,体现出换能器能够保持有效振幅的持续稳定输出。(2)基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划。一方面构建关于TC4钛合金超声表面强化动力响应模型,获取强化过程中的工具头运动状态及压深信息。另一方面基于此响应模型对航空叶片表面超声强化路径点进行合理提取,使整体路径分布可根据叶片表面曲率自适应调整,在保证强化质量的同时提高效率。为描述超声强化工具头在机器人任务空间的位姿,建立机器人与末端超声强化装置的联合运动学模型,基于四元数球面立体插值法进行平滑的工具头姿态轨迹规划。通过算法仿真验证,得到适用于叶片表面超声强化的机器人运动规划方法。(3)机器人超声表面强化接触力柔顺控制。将机器人的位置控制和力控制进行解耦,采用智能控制方法对柔顺力控制装置的输出力进行控制,解决航空叶片表面超声强化作业过程中在多冲击与震荡工况环境下的接触力恒定控制问题。通过时域测定法对柔顺力控制装置系统进行参数辨识,获得其实验测定模型。将模糊PID控制器与RBF神经网络相结合进行柔顺力控制装置的输出接触力恒定控制,使控制器具有自适应性和智能性,改善系统的响应性能和跟随鲁棒性。该柔顺控制策略实现了对柔顺力控制装置系统的控制优化,有效提升柔顺控制器的静态特性和动态特性。(4)航空叶片的机器人超声表面强化实验。通过分析柔顺力控制系统的响应性能、控制精度与跟随鲁棒性,验证采用模糊RBF神经网络PID控制方法可以有效提高柔顺力控制装置输出力的响应性能,提高系统动态特性,实现系统的快速调节。设计响应曲面实验法,研究机器人超声强化加工主要工艺因素对强化后的表面粗糙度以及表面硬度的交互影响规律,并获取最优的加工参数组合。钛合金叶片表面经机器人超声强化后形成规则均匀的条纹状强化纹理,表面粗糙度由Ra2.7μm降低到Ra 0.8μm左右,表面硬度从585 HL提高到672 HL左右,表面残余压应力最大可达841 MPa,压应力层深度接近1.2 mm,从而为面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划及柔顺控制技术的实际应用提供可行性参考。

黄无双[2](2021)在《柔性喷管负载模拟系统控制策略研究》文中认为柔性喷管控制系统亦即推力矢量伺服机构,是火箭控制系统的重中之重;火箭的运动性能以及控制精度在很大程度上取决于推力矢量伺服机构的控制效果。在推力矢量伺服机构的研发、生产过程中,需要利用地面半实物实验设备进行测试和检验,即利用负载模拟系统模拟实际载荷情况测试其控制性能。本课题依托于航天院某所的合作项目,完成了柔性喷管负载模拟系统的设计,对其中的力加载系统以及位置伺服系统的控制策略进行了深入研究,并通过仿真与实验研究验证了控制策略的有效性。首先,介绍了柔性喷管负载模拟系统的机械结构以及工作原理。在该系统的基础上,针对其力加载子系统和位置伺服控制子系统进行分析,并利用流体力学相关理论,推导出伺服阀以及非对称液压缸的基本方程,分别建立了力加载系统以及位置伺服系统的数学模型,为后续控制器的设计打下基础。其次,针对力加载系统的控制要求以及系统特性,通过对PID控制算法的分析,在模糊控制理论的基础上,分析了隶属度函数对系统控制精度的影响;在前述理论研究的基础上,完成了用于力加载系统的模糊PID控制器设计;最后通过仿真对比分析其与普通PID的控制效果,验证了控制算法的有效性。然后,针对位置伺服系统,考虑到其在运动过程中受到外力干扰的问题,以及需要的动态跟踪精度要求,在对变论域理论以及结构不变性原理的研究基础上,讨论了常用的指数型以及比例型伸缩因子参数设计对系统性能的影响,最后设计了适用于位置伺服系统的复合控制策略;并分别在无扰和有扰的情况下对其进行仿真,对比分析各种控制策略的控制效果,验证了控制算法的有效性。最后,介绍了实验系统的组成结构以及选型;并在此基础上进行力加载实验以及位置伺服控制实验。实验表明,在力加载控制系统中,模糊PID控制器具有更快的响应速度以及更高的控制精度;在位置伺服系统中,引入前馈补偿的变论域模糊PID控制器具有更好的抗干扰能力以及更高的位置追踪精度。

邱婷婷[3](2020)在《液压抽油机电回馈式能量回收及速度控制研究》文中认为抽油机是石油开采工业中重要的生产设备,随着近些年油田开采进入中后期,开采环境日趋复杂,抽油机向着节能方向发展是大势所趋。传统的游梁式抽油机固然有其结构简单、维修方便和安全可靠等优点,但是目前它存在的最大不足就是能耗过大。因此,研究和开发具备节能效果的抽油机是采油工业亟需解决的一大难题。二次调节技术能够有效地回收再利用能量,所以研究基于二次调节技术的液压抽油机是目前行业的研究方向,并且节能效果显着。本文所研究的抽油机主要是基于二次调节静液传动技术,利用二次元件泵马达与电能回馈单元相结合,通过泵马达及双馈异步电机的工况切换来实现能量的回收与再利用。首先,分析二次调节—电回馈式液压抽油机液压系统的工作原理;分析并计算液压抽油机悬点载荷及冲程、冲次等主要工艺参数;根据工况设计要求,对系统关键元件进行参数计算和选型。其次,在AMESim中建立液压抽油机系统的仿真模型。根据系统原理,设计变频回馈单元为可实现电流双向流动的双PWM变流器控制方式,以及变量泵马达在主轴变转速下的流量控制策略;系统各部分分别进行仿真,验证各元件控制方式的可行性,并分析电回馈式液压抽油机系统的节能效果;确定抽油杆极限位置控制策略,将位移曲线限定在一定的范围之内;利用单一变量法分析不同悬点载荷、冲程、泵马达额定排量、电机等系统参数对抽油机工作情况以及节能特性的影响。最后,通过加入BP神经网络PID智能控制策略,优化泵马达的流量特性曲线,从而减小抽油杆在换向时的速度波动,最终达到优化抽油杆速度特性曲线的目的。

王永海[4](2019)在《海上登靠步桥俯仰回路和伸缩回路的检测与控制》文中进行了进一步梳理海上风电运维船登乘系统是一种能够进行人员及运维设备运输的大型控制系统,主要用于海上风电厂中风机的检修。如今海上风电的发展推动了风电运维,且海上风电建设将在离海岸较远海域进行建设。这就不能单纯的依靠顶靠方式对风机平台进行检修,一种可靠、抗海况能力较强的登乘系统得到国家和企业的重视。由于三自由度海上登靠步桥与六自由度并联平台在运动学上的可分离性,本文研究的系统是应用于海上风电运维船上登乘系统中的一子系统——海上登靠步桥。研究重点是海上风电运维船登乘系统中三自由度步桥俯仰回路和伸缩回路的检测与控制,在模型动力学分析的基础上解决了登靠步桥俯仰双缸同步控制和伸缩回路的速度控制、位移跟踪控制。本文首先对海上风电登靠步桥的结构和运动实现进行说明,并设计了海上登靠步桥计算机控制结构。根据系统结构使用D-H参数法建立登靠步桥正运动学方程,得到位姿矩阵和登靠步桥的工作空间。基于牛顿-欧拉方程推导出俯仰回路运动所需要的旋转力矩和滑动梯运动实现所需要的拉力。海上登靠步桥俯仰回路执行元件为两个液压缸,阀控非对称液压缸在收缩和伸出两个方向上的传递函数存在一定的差异,本文使用加权平均法进行线性化统一。根据系统结构和动力学,将俯仰角形式力矩表达式转化为液压缸位移相关表达式,并对等效负载质量和其他参数进行计算。通过对该部分的数学建模可知,该系统属于时变扰动系统,如桥梯长度带来桥梯质心转移。针对该问题,本文提出模糊自适应PID同等耦合同步控制算法,实现阀控非对称液压缸的同步控制。通过同步误差和其微分量对PID三个控制参数进行在线修改。然后通过仿真验证了模糊自适应PID控制在存在时变扰动和偏载力情况下的同步跟踪效果。最后通过试验证明了该控制器的有效性。阀控液压马达系统实现海上风电登靠步桥的伸缩运动。本文基于动力学模型建立阀控液压马达系统传递函数。活动梯运动过程滑面粗糙度不同,带来摩檫力扰动项的时变。因此本文提出基于扰动观测器的滑模变结构控制对活动梯进行速度控制和位置跟踪控制。首先对扰动项进行假设,并基于Lyapunov稳定性理论设计扰动观测器,并根据实际信号的可测性对扰动观测器进行改进。在扰动观测器的基础上分别设计速度滑模控制器和位置滑模控制器。并使用Lyapunov稳定性原理证明了基于扰动观测器活动梯速度滑模控制和位置滑模控制器的稳定性。最后通过仿真和试验验证了所设计控制器在活动梯速度控制和位置伺服控制的正确性和性能上的快速性和稳定性。本文设计了梯端组合体,完成海上登靠步桥俯仰回路和伸缩回路传感器的信息检测和搭接状态信息检测。在试验过程中与俯仰回路和伸缩回路组成压力搭接闭环试验。

梁可[5](2019)在《灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制研究与设计》文中提出灵巧机械手在航空航天、核能开发、医疗器械等尖端领域有着广阔的需求和应用前景。近几十年的研究,灵巧机械手驱动大多采用的是电磁电机驱动控制,但电磁电机的结构特征和运行特性限制了灵巧机械手的发展,因此研究新的驱动方式是有必要的。超声波电机(Ultrasonic motors,简称USM)是一种基于压电陶瓷的逆压电效应的直接驱动电机。与传统的电磁电机相比,它具有低速大转矩、体积小、无电磁干扰、响应速度快、运行时无噪声、断电自锁等特性,非常适合体积、结构严重受限的灵巧机械手指关节的驱动器。本论文的研究课题为灵巧机械手指用超声波电机驱动控制的研究与设计,包括:灵巧机械手指用超声波电机的驱动控制器设计、超声波电机建立阶跃响应转速模型,基于LADRC的超声波电机转速控制系统,实现灵巧机械手指的柔性控制,并对以上控制效果通过实验进行验证。论文的研究目标为:1.对于灵巧机械手指用超声波电机,确定超声波电机参数,建立超声波电机阶跃响应转速模型以及上调频阶跃响应转速模型。2.设计超声波电机驱动控制电路,其中包括基于F28335型DSP的控制系统,基于推挽式逆变放大电路的驱动电路,基于电流反馈的保护电路,采样调理电路,对超声波电机的驱动电路和电机之间的匹配电路进行了计算和设计。对各个部分的电路进行了器件选型以及参数计算。3.根据建立的超声波电机阶跃响应转速模型以及上调频阶跃响应转速模型,对于超声波电机的建模误差、模型参数摄动以及外界干扰等,本文结合自抗扰控制技术(ADRC)进行超声波电机线性自抗扰(LADRC)转速控制系统设计,并进行参数计算和仿真。仿真结果表示,对于超声波电机建模误差、模型参数摄动以及外界干扰,LESO都能够观测到,并通过PD控制器实现补偿,电机能够在极短的时间内达到稳定转速状态。4.采用适用于本课题超声波电机转速位置串级控制策略,侧重于电机的位置控制,其定位过程采用串并复合分级降速的方式实现灵巧手指驱动的超声波电机的柔性控制。为了设计串并复合分级降速方式,进行了断电自锁误差检测,确定了分级降速的门阀值,设计了柔性控制过程:结合超声波电机断电自锁的特点,根据相对于目标位置的位移量,采用不同的启动速度和分级调速方式,实现超声波电机柔性控制。5.搭建了灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制平台,验证了基于LADRC的超声波电机转速控制方法的有效性,对于本文采用的三个级别的转速,电机在20ms内都能实现对目标转速的完全跟踪。然后对灵巧机械手指柔性控制定位控制进行了实验,实验结果显示,电机定位误差小,达到灵巧机械手指定位精度要求。

张敏骏[6](2019)在《悬臂式掘进机自主纠偏与位姿控制研究》文中研究指明煤炭是我国的主体能源,煤矿开采需大量掘进巷道,掘进工作面作为煤炭生产中危险性最高的生产环节,其“狭小密闭空间密集人员作业”的工况特点与恶劣工作环境严重影响了煤矿巷道掘进效率,造成煤矿生产中“掘采失调”的矛盾越来越突出。长期以来,综掘工作面的装备大多依靠人工操控,此种操控方式不仅精度低、效率差且危险性高,因此,为实现巷道掘进的自动化、智能化与机器人化,迫切需要关于综掘工作面装备精准导控方面的研究。掘进机的精准与智能导控是实现巷道掘进连续高效作业、巷道精准成形及煤矿安全快速生产的重要保障,而掘进机自主纠偏与位姿控制是实现掘进机精准制导的关键环节,因此,针对掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制的深入研究势在必行。本文针对悬臂式掘进机在综掘巷道内的自主纠偏与位姿控制问题展开研究,以综掘巷道的实际工况与掘进机纠偏与位姿控制各执行机构数学模型为基础,分析了掘进机履带—巷道底板耦合关系,制定了掘进机自主纠偏规划与跟踪策略以及纠偏运动的控制策略与方法,通过掘进机支撑机构受力分析与液压系统建模,提出了掘进机俯仰位姿控制算法,搭建了掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制系统,从而实现了掘进机自主纠偏与俯仰位姿的自动控制,为机器人化巷道掘进的实现提供可靠的理论依据与技术基础。具体研究工作与创新如下:(1)综掘工作面工况分析与掘进机位姿调整执行机构建模通过分析综掘巷道的实际工况,得到了影响掘进机导控效率、精度与安全的主要因素;分析了巷道中掘进机的位姿参数种类以及不同尺寸巷道中的机身位姿极限;建立了以截割机构与支撑机构为核心的掘进机纠偏与位姿调整执行机构数学模型,确定了掘进机位姿参数与各执行机构运动参数的数学关系,结合掘进机结构参数与巷道尺寸确定了各执行机构的位姿调整范围,为掘进机的自主纠偏运动与俯仰位姿控制提供了基准与模型基础。(2)综掘巷道掘进机纠偏动力学分析、自主纠偏规划与运动控制基于掘进机履带与巷道底板的耦合关系,结合履带地面力学分析与路面土壤力学参数获取方法,提出了通过巷道底板湿度与土壤种类的综掘巷道路面土壤物理参数计算方法,完成了掘进机履带在复杂路况底板上的受力分析;基于履带车运动学理论,建立了掘进机在综掘巷道内的纠偏运动学与动力学模型;提出了掘进机自主纠偏影响度的定义与计算方法,以自主纠偏影响度与掘进机行驶性能为基准完成了综掘巷道环境模型的简化,提出了基于变异粒子群算法的掘进机纠偏规划与跟踪算法及神经网络PID的纠偏运动控制算法,完成了算法性能的仿真以及与其他相似算法的对比,验证了算法的有效性与优越性,为掘进机的自主纠偏提供了指导策略与控制理论基础。(3)掘进机支撑机构动力学分析及俯仰位姿控制针对综掘巷道的复杂工况,对巷道中的掘进机支撑机构进行了力学分析;基于支撑机构的受力状况、俯仰位姿与执行机构运动数学模型、支撑机构液压模型以及综掘巷道的复杂工况,提出了基于模糊神经网络PID控制的俯仰位姿控制算法,分别完成了不同工况下的控制算法仿真,验证了基于模糊神经网络PID的俯仰位姿控制算法相比于模糊PID控制的有效性与优越性,为掘进机的俯仰位姿控制奠定了控制理论基础。(4)掘进机纠偏规划、运动及俯仰位姿控制实验验证设计了掘进机自主纠偏及俯仰位姿控制的模拟试验方案,完成了 EBZ-55掘进机实验样机的改装、掘进机控制试验平台与模拟综掘巷道的搭建,并完成了相关模型验证、自主纠偏与俯仰位姿控制试验,在不同底板路况下,掘进机的纠偏位置最大误差为5.864mm,偏角最大误差为0.144°,俯仰位姿控制油缸位移最大控制稳态误差为0.329mm,最大标准差为0.159,由此可得控制精度与稳定性均可满足要求,验证所建模型及控制理论与方法的可行性。综上,本文建立了掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制的运动学与动力学模型,完成了掘进机自主纠偏控制系统与俯仰位姿控制系统的设计、仿真与实现,进而实现了掘进机自主纠偏与位姿的精准控制,为进一步实现巷道掘进自动化与智能化提供了有效理论及技术支撑。

黄明[7](2019)在《亚秒级高精度角度计量转台关键技术研究》文中认为角度计量广泛应用于各类科技领域,随着技术发展,角度计量的精度要求越来越高。尤其是在高端装备研制过程中,圆分度的测量精度有从秒级向亚秒级延伸趋势。传统机械式的量块、量尺、分度盘等角度测量和校准工具早已不能满足现代科学技术和工业发展的需求,取而代之的是集光学、机械、电子、计算机等多学科尖端技术复合而成的新型角度计量平台。本研究针对亚秒级高精度角度计量转台的系统需求,对相应的支承及驱动等关键技术开展了深入的研究和探讨。首先,针对真空预载气浮支承的特殊结构,建立相应的数学模型,提出基于出流函数法的静压气浮轴承静态特性计算方法,有效地提高了静压气浮支承静态特性的计算效率。提出并使用刚度波动区间这一指标对转台的性能一致性进行了定量描述,研究了各项参数对承载力、刚度及刚度波动区间的影响规律,通过正交仿真的方法,以刚度及刚度波动区间为设计目标,对真空预载气浮支承的结构参数进行优选。其次,在静态特性分析的基础上,开展了真空预载气浮支承动态特性分析。基于小扰动法,分析了真空预载气浮轴承在受到微小扰动之后的动力学特性,对轴承的稳定性进行判定。研究了不同参数对真空预载气浮支承稳定性的影响规律,为设计真空预载气浮支承时避免不稳定状态提供了相应依据。然后,针对真空预载的气浮支承转台,为同时实现计量转台的大角度快速定位与极高的稳态精度,提出了一种基于扩张状态观测器的多模式控制策略:速度模式(AC)下以较快的速度运行到指定的目标位置;到达目标位置附近时,平滑过渡到另一种直接控制模式(DC),实现小范围内位置的精密调整。分析并辨识了转台的数学模型,设计了基于LESO的AC与DC控制算法,并基于Matlab对提出的多模式控制算法进行仿真。经实验对比分析得到:AC模式能以较快的速度运行到指定的目标位置。在到达目标位置附近时,切换到另一种控制模式DC模式,DC模式可以在小范围内对位置进行精密调整,最终实现转台的高稳态精度±0.003角秒。最后,基于上述研究,构建了亚秒级角度计量原型装置并搭建了圆分度误差测量系统;利用圆封闭原理和最小二乘原理分析了基于无实物基准的圆分度误差的测量算法;讨论了测试过程中环境、仪器及仪器安装误差对测量结果的影响及抑制方法;在构建的测量系统上进行了圆分度误差校准,将校准结果分别与中国计量科学研究院(NIM)、制造厂家的结果进行比对分析,验证了装置的亚秒级角度计量性能。

韦海利[8](2018)在《基于RBF辨识的单神经元PID电液比例位置控制研究》文中认为比例阀控液压缸系统因结构简单,价格低廉,性价比高等特点被广泛应用于各个领域,但变增益,变死区等非线性特性影响了它的控制性能。国内外学者运用模糊神经网络,迭代学习,滑模变结构等智能控制算法对比例阀控缸系统进行研究,取得了一定的研究成果。本文针对具有大死区,复杂摩擦力的比例阀控普通液压缸系统,在补偿死区和摩擦力的基础上,进行RBF网络辨识的单神经元PID控制研究。首先,概述了课题的研究背景与研究意义,电液比例技术和神经网络控制技术的国内外研究现状以及本文的研究内容。并搭建了以STM32F103ZET6处理器为核心的实验系统。设计信号调理电路,以Qt Creator开发了人机交互界面,开发了处理器与人机交互界面的网络通信,实现了对控制效果的监测。其次,根据系统的组成和工作原理建立了系统数学模型,以系统的开环传递函数为基础,通过伯德图分析了系统动态特性。然后,分析系统的非线性特性,设计了自学习死区补偿算法和基于模型的摩擦力补偿算法。同时在Matlab/Simulink中搭建了控制系统仿真模型,研究了基于RBF网络辨识的单神经元PID控制算法,根据RBF在线辨识的雅可比信息对单神经元PID中的参数进行自调整,并通过仿真实验分析算法中各参数的作用。最后,在实际系统装置中采用了基于RBF网络辨识的单神经元PID控制策略,对比例阀控液压缸进行位置定位和跟踪控制,验证了控制算法的有效性。

王金鹏[9](2013)在《超声电机驱动的大行程、高精度二维运动平台关键技术的研究》文中进行了进一步梳理精密运动平台在显微外科手术设备、电子隧道扫描显微镜、三坐标测量机等很多精密设备上都有着广泛的应用需求。利用压电陶瓷的逆压电效应工作的超声电机以其响应快、分辨率高等独特的性能愈来愈得到精密驱动领域专家学者的重视和认可。目前,利用压电陶瓷的静变形来实现纳米级定位精度的运动平台,其行程往往只有几十到几百微米,而利用电磁电机和压电作动器组合而成的宏微结合运动平台又有着机械结构和控制系统复杂的缺点,因此,由具有纳米级位移分辨率的超声电机构建大行程、高精度运动平台成为前沿技术之一。本文的主要工作围绕着超声电机驱动的大行程、高精度运动平台的关键技术,进行了深入的研究,并取得以下成果:(1)研究了行波型旋转超声电机的单周速度波动率、步距一致性的问题,提出了一种提高单周速度稳定性的结构改进方案。理论分析认为加工和装配误差引起的定/转子接触界面上沿圆周方向的压力不均衡是影响行波型旋转超声电机单周速度稳定性、步距均匀性的主要原因之一。为此,提出一种单轴承支撑附加调心结构的方案,可以使接触界面实现压力自平衡,改善接触界面的压力分布。实验结果表明,空载单周相对速度波动率降低了约40.0%,波动小于2.0%;这有利于提高运动平台开环步进运动时步距的一致性。(2)研究了行波型旋转超声电机的最小响应脉冲宽度和电机关断时过冲量的大小。旋转超声电机的启动/停止瞬态特性决定了其角度分辨率,进而影响丝杠平台的位移分辨率(最小步距),影响运动平台的定位精度。结合丝杠导程(4mm),研究结果可以预测出超声电机驱动的丝杠平台理论上所能达到的定位精度(0.6μm)。(3)开发了行波型旋转超声电机驱动的二维平台。利用直线光栅尺和编码器两种不同的位置反馈单元的信号作比对,分别测试了平台的螺距不均匀误差、回程误差,并在搭建的基于GT-400运动控制卡的控制系统中对其进行了补偿,将丝杠平台的定位精度由丝杠的标称定位精度±5μm提高至±2.5μm。(4)直线超声电机驱动的运动平台的性能很大程度上取决于直线超声电机的性能,而直线超声电机的性能很大程度上取决于其定子与动子(平台)的接触状态,而为了减小接触变形对定位精度的影响,本文采用高硬度摩擦材料(ZrO、AL2O3)作为摩擦副。因此,作者研究了高硬度材料摩擦副直线超声电机定子与动子之间的接触匹配问题,提出了“接触频率”的概念。通过建立高硬度摩擦副直线超声电机的定子/动子在接触面法向上的接触模型并进行理论和实验研究,得出了定子支撑弹簧刚度、预压力、定子质心和驱动足的振幅等对接触频率的影响规律,探讨了相关改善方法。(5)为了提高运动平台的驱动单元的性能,研究了提高直线超声电机驱动单元的推力、效率及稳定性的途径。提出采用多个超声电机协同工作的“异步并联”的方法。通过设定每个超声电机的驱动信号之间的相位,使得不同的超声电机定子依次交替作用于动子,以避免多个定子间相互干扰、磨损加剧和内耗增加的问题,提高了驱动单元的驱动效率,并进行了实验验证。(6)直线电机驱动的运动平台的位移分辨率、瞬态特性决定了直线平台的定位精度;作者研究了单足V形、双足碟形直线超声电机的瞬态特性及双足蝶形直线超声电机驱动的运动平台的位移分辨率,分析了各种参数对位移分辨率的影响。实验结果表明:定子从开始振动至达到稳定振幅仅需1.7ms,关断时间小于1ms;本文双足直线超声电机驱动的精密运动平台的分辨率达到25nm。(7)建立了直线超声电机驱动的运动平台的等效电路模型,得到了其传递函数。分析比较了基于MSP430单片机、DSP以及GT-400运动控制卡的各种控制器的特点,并在基于GT-400运动控制卡的控制系统上实验了模糊与PID双模控制算法,使运动平台的精度在60mm行程范围内达到了±0.5μm。

姜琳[10](2010)在《过程控制优化中的智能方法研究》文中指出随着控制需求的提高,计算机技术已经逐步深入地渗透到控制领域,其中尤为突出的包括以模糊神经网络等智能技术解决控制中的非线性模型辨识和自适应控制问题。对用于大型构件高效精确制造的巨型重载操作装备,其单机控制和双机协调控制具有高度的非线性,且其操作过程具有很强的面对时间有序特性。本文针对面向时间有序的操作装备过程辨识和控制问题,对计算机智能方法进行了研究,设计出用于过程辨识的模糊神经网络方法、基于动态规化的控制优化和基于决策树的双机协调控制方法,为此类工程问题提供了有效的解决方案。本文具体研究内容和主要贡献包括:(1)系统地分析了应用在过程辨识与控制方面的智能方法通过对国内外相关理论与文献的研究学习,系统地分析总结了应用在非线性模型辨识及控制方面的智能方法,包括:针对本文所研究对象的模型特点,分析了模糊神经网络在非线性辨识和自适应控制方面的应用,如操作机目前在控制中的方法及其所存在的问题;系统研究了用于最优化问题的动态规划,、机械结构顺应控制的方法及特点,现有双机械结构协调控制的方法与特点,以及数据挖掘中的分类方法决策树。(2)构建对象的相似模型并对其工作过程特点进行了分析为了提高锻造操作机的工作性能,针对某一型号的锻造操作机设计了相似机构,并采用几何方法建立了该机构的正运动学和逆运动学模型,分析了其工作空间,采用雅克比矩阵的方法分析了奇异性,给出了钳杆在不同姿态角时奇异点的轨迹;基于正向雅克比矩阵分析了各自由度之间的运动学耦合性。分析表明,机构在工作空间内无奇异,钳杆做小幅度锻压运动时,各自由度之间的运动学耦合性可以忽略不计,这很大程度上简化了机构的运动学控制。采用虚功原理方法建立了其逆动力学模型。为减小机构动力学非线性对响应性能的影响,采用动力学前馈方法将钳杆按期望轨迹运动时所需的驱动力分配给各液压缸驱动单元,并以液压缸驱动单元位置动态性能的提高来改善钳杆的位姿跟踪性能。为此,考虑液压系统的非线性,利用反馈线性化方法将液压缸驱动单元转化为一个二阶线性系统,通过四个参数的设定来确定液压缸驱动单元的自然频率及阻尼比、以及改善系统的动态响应过程。仿真结果表明了这种控制方法的有效性。然后对该操作机对象的工作条件、原理及控制问题进行了分析,以便设计适当的智能方法解决此类过程控制问题。(3)提出了一种面向时间有序的模糊神经网络过程辨识方法操作过程分成不同的有序阶段,根据载荷的不同在每个阶段呈现出不同的非线性特点,而一般的模糊神经网络只具有无序的非线性映射能力,在处理这类针对时间有序的过程辨识时,通过提出一个对操作过程有序分段的算法、一个对相应段的判断函数和一个层内神经元的激活函数,来构建一种层内神经元之间带有向链接的特殊的模糊神经网络,从而实现对对象的过程辨识。其中有序分段算法按照震荡或者平稳对整个过程进行有序划分,过程判断函数判断某个采样时间的变量输入属于哪个阶段并使该段的神经元激活,激活函数实现将其相邻段的神经元激活,通过该模糊神经网络得到输出后,利用边界调整算法和误差反传的思想对网络进行修整学习。仿真实验结果表明,得到的网络可充分描述装备在整个操作过程中不同阶段输入的力的输出情况,解决了无法对对象进行数学建模的问题。(4)提出了一种基于动态规划与模糊神经网络的控制优化方法为了保证巨型重载操作装备在运动过程中操作杆输出速度的平稳,通过构造一种新型层内神经元之间带有向链接的适用于过程辨识的模糊神经网络,来辨识操作机的对象模型,为动态规划提供非线性关系模型,然后设计一种具有优化比例因子的动态规划算法对操作杆液压缸的速度与力进行寻优,解决了动态规划算法很难在互相耦合的约束条件间寻优的问题,继而通过液压缸的闭环速度控制完成操作杆的主动顺应过程,使其实际速度得到控制优化。仿真实验结果表明,该方法有效消除了控制优化前实际输出的震荡,并在增大受力的必然约束下寻找到了一个优化控制解,为重载操作装备的双机协调控制提供了单机基础。(5)提出了一种基于决策树与模糊神经网络的双机协调控制方法将双机协调控制过程整体设计为决策和执行两层,其中决策层通过构建有序的模糊决策树生成对双机的协调策略;执行层则用模糊神经网络控制结构来完成协调后的单机自适应控制执行过程。首先用适应于过程辨识的模糊神经网络为决策树提供对象模型,然后设计了分类结果为模糊隶属度的针对时间有序的决策树,为双机提供上层协调策略,并为单机控制器提供了输入,最后由模糊神经网络控制器对决策树的分类决策执行单机的自适应控制,从而完成整个双机的协调自适应控制过程,并通过仿真实验验证了其有效性。本文以上的研究内容与成果丰富了模糊神经网络、动态规划及数据挖掘中分类方法决策树等方向的研究工作,有效解决了面向时间有序的模型辨识和控制问题,提供了解决这类问题的一套整体方案,扩展了计算机领域中的智能方法在控制领域中的应用,具有一定的理论意义和应用价值。

二、模糊神经网络在超声马达位置控制中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、模糊神经网络在超声马达位置控制中的应用(论文提纲范文)

(1)面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 相关技术研究综述
        1.2.1 航空叶片表面强化的研究现状
        1.2.2 超声表面强化技术的研究现状
        1.2.3 机器人自由曲面加工技术的研究现状
    1.3 关键问题
    1.4 研究内容
2 稀土超磁致伸缩换能器的研制
    2.1 引言
    2.2 面向航空叶片表面的机器人超声强化系统
    2.3 稀土超磁致伸缩换能器的特性分析
        2.3.1 换能器的整体结构分析
        2.3.2 稀土超磁致伸缩材料特性分析
        2.3.3 复合振子的振速比分析
    2.4 稀土超磁致伸缩换能器的有限元分析
        2.4.1 复合振子的模态分析
        2.4.2 换能器的有限元磁场分析
    2.5 稀土超磁致伸缩换能器的性能测试
        2.5.1 换能器的电源选配
        2.5.2 换能器的输出振幅测试
        2.5.3 换能器的超声表面强化加工测试
    2.6 本章小结
3 基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划
    3.1 引言
    3.2 TC4 钛合金表面超声强化动力响应模型
        3.2.1 TC4 钛合金的非线性等向强化与随动硬化本构模型
        3.2.2 超声表面强化动力冲击响应
        3.2.3 超声表面强化工具头运动状态仿真分析
    3.3 面向航空叶片表面超声强化的机器人运动路径规划
        3.3.1 超声强化工具头加工接触点规划
        3.3.2 机器人超声强化路径行距规划
    3.4 超声强化工具头在机器人运动空间中的位姿表达
        3.4.1 机器人与末端超声强化装置的联合运动学分析
        3.4.2 基于四元数球面立体插值的工具头姿态轨迹规划
    3.5 叶片表面的机器人超声强化运动路径规划仿真
        3.5.1 机器人超声表面强化系统坐标变换
        3.5.2 机器人超声表面强化运动路径规划仿真
    3.6 本章小结
4 机器人超声表面强化接触力柔顺控制研究
    4.1 引言
    4.2 机器人超声表面强化的力/位控制方法
    4.3 柔顺力控制装置模型参数辨识
        4.3.1 柔顺力控制装置传递函数模型
        4.3.2 柔顺力控制装置传递函数模型参数辨识
    4.4 柔顺力控制装置输出接触力的模糊PID控制
        4.4.1 接触力的模糊控制
        4.4.2 接触力的模糊PID控制方法
        4.4.3 接触力模糊PID控制仿真研究
    4.5 柔顺力控制装置输出接触力的模糊RBF神经网络PID控制
        4.5.1 模糊RBF神经网络PID控制原理
        4.5.2 接触力模糊RBF神经网络PID控制器设计
        4.5.3 接触力模糊RBF神经网络PID控制仿真研究
    4.6 本章小结
5 航空叶片表面的机器人超声强化实验研究
    5.1 引言
    5.2 柔顺力控制装置软硬件控制平台的实现
    5.3 接触力柔顺控制算法实验研究
        5.3.1 接触力柔顺控制算法实验方案
        5.3.2 接触力阶跃响应实验
        5.3.3 接触力正弦跟随实验
    5.4 单条路径下柔顺力控制装置输出力控制算法实验研究
    5.5 机器人超声表面强化加工参数优化实验研究
        5.5.1 响应曲面设计法实验方案
        5.5.2 回归方程模型的建立与分析
        5.5.3 表面强化质量的响应曲面分析
    5.6 钛合金航空叶片的机器人超声强化质量评价
    5.7 本章小结
6 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(2)柔性喷管负载模拟系统控制策略研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 电液负载模拟系统研究现状
        1.2.1 电液负载模拟系统的历史与发展
        1.2.2 电液负载模拟系统多余力补偿方法
    1.3 电液伺服系统研究现状
        1.3.1 电液伺服系统的历史与发展
        1.3.2 电液伺服系统控制性能影响因素
    1.4 先进控制技术在电液负载模拟系统中的应用
    1.5 论文主要工作及结构安排
2 柔性喷管负载模拟系统数学建模
    2.1 柔性喷管负载模拟系统介绍
        2.1.1 柔性喷管负载模拟系统机械结构设计
        2.1.2 柔性喷管负载模拟系统液压能源部分设计
        2.1.3 柔性喷管负载模拟系统测控部分设计
    2.2 阀控非对称缸系统数学建模
        2.2.1 电液伺服阀基本方程
        2.2.2 非对称液压缸基本方程
        2.2.3 其他环节基本方程
    2.3 伺服阀传递函数
    2.4 力加载控制系统传递函数
    2.5 位置伺服控制系统传递函数
    2.6 本章小结
3 力加载系统控制器设计及仿真
    3.1 力加载系统控制器设计
        3.1.1 PID控制
        3.1.2 模糊控制理论
        3.1.3 隶属度函数对模糊控制的影响
        3.1.4 力加载模糊PID控制器设计
    3.2 力加载控制仿真分析
        3.2.1 仿真平台介绍
        3.2.2 仿真模型搭建
        3.2.3 仿真对比分析
    3.3 本章小结
4 位置伺服系统控制器设计及仿真
    4.1 位置伺服系统控制器设计
        4.1.1 变论域模糊控制理论
        4.1.2 伸缩因子的分析及设计
        4.1.3 前馈补偿网络设计
        4.1.4 前馈补偿变论域模糊PID控制器设计
    4.2 位置伺服控制仿真分析
        4.2.1 仿真模型搭建
        4.2.2 仿真对比分析
    4.3 本章小结
5 实验研究
    5.1 实验系统搭建
        5.1.1 实验系统硬件设计
        5.1.2 实验系统软件设计
        5.1.3 实验系统关键元件选型
    5.2 力加载控制实验
    5.3 位置伺服控制实验
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(3)液压抽油机电回馈式能量回收及速度控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 液压抽油机的研究发展概况
        1.2.1 国外研究发展概况
        1.2.2 国内研究发展概况
    1.3 二次调节静液传动技术的特点及发展概况
        1.3.1 二次调节静液传动技术的特点
        1.3.2 国外二次调节技术的发展概况
        1.3.3 国内二次调节技术的发展概况
    1.4 课题的主要研究内容
第2章 电回馈式液压抽油机液压系统设计与分析
    2.1 电回馈式液压抽油机液压系统的组成及原理
        2.1.1 电回馈式型液压抽油机系统组成
        2.1.2 电回馈式液压抽油机系统工作原理
        2.1.3 电回馈式液压抽油机能量回馈电网原理
    2.2 电回馈式液压抽油机主要工艺参数分析
        2.2.1 电回馈式液压抽油机冲程分析
        2.2.2 电回馈式液压抽油机冲次分析
        2.2.3 电回馈式液压抽油机悬点载荷分析
    2.3 电回馈式液压抽油系统主要元件参数的确定
        2.3.1 抽油机速度的计算
        2.3.2 液压缸参数的确定
        2.3.3 变量泵马达参数的确定与选型
        2.3.4 电机参数的确定及选型
        2.3.5 蓄能器的选型
        2.3.6 安全阀块
    2.4 本章小结
第3章 电回馈式液压抽油机液压系统仿真分析
    3.1 系统关键元件仿真模型的建立与分析
        3.1.1 二次元件变量泵马达控制原理及其仿真模型
        3.1.2 双馈感应异步电机控制原理及其仿真模型
        3.1.3 变频回馈单元控制原理及其仿真模型
        3.1.4 行程开关控制原理及其仿真模型
        3.1.5 液压缸及外负载仿真模型
        3.1.6 其它元件模型参数设置
    3.2 液压抽油机系统整体仿真模型的建立与分析
        3.2.1 上冲程提升负载工况的系统控制策略
        3.2.2 下冲程回收电能工况的系统控制策略
        3.2.3 上下冲程循环工作的系统控制策略
    3.3 液压抽油机的仿真结果分析
        3.3.1 抽油杆运动情况分析
        3.3.2 泵马达控制策略验证分析
        3.3.3 液压蓄能器的仿真结果分析
        3.3.4 双馈电机运行情况及节能效果分析
    3.4 液压抽油机极限位置控制
        3.4.1 液压抽油机极限位置控制原理
        3.4.2 液压抽油机极限位置控制策略的模型建立
        3.4.3 液压抽油机极限位置控制策略仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 系统参数对液压抽油机能量回收特性的影响分析
    4.1 悬点载荷对能量回收特性的影响
    4.2 冲程对能量回收特性的影响
    4.3 泵马达额定排量对能量回收特性的影响
    4.4 电机转速对能量回收特性的影响
    4.5 本章小结
第5章 液压抽油机运动速度的BP-PID控制
    5.1 智能PID控制概述
    5.2 BP神经网络PID控制器的结构及原理
        5.2.1 BP神经网络PID控制器的结构组成
        5.2.2 BP神经网络PID控制器的原理
    5.3 BP神经网络PID控制器的设计
        5.3.1 BP神经网络的不足及改进
        5.3.2 改进的BP-PID控制器仿真模型建立
    5.4 BP神经网络PID控制的抽油机液压系统仿真
        5.4.1 抽油杆速度波动BP-PID控制优化目标
        5.4.2 在AMESim中创建Simulink接口
        5.4.3 在Simulink中建立基于BP-PID的速度优化控制模型
        5.4.4 传统PID仿真结果分析
        5.4.5 BP神经网络PID仿真结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读硕士学位期间承担的科研任务及主要成果
致谢

(4)海上登靠步桥俯仰回路和伸缩回路的检测与控制(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究的背景、目的与意义
    1.2 海上风电运维设备国内外研究现状
    1.3 阀控非对称缸同步控制的国内外研究现状
        1.3.1 阀控非对称缸建模及控制研究现状
        1.3.2 阀控非对称液压缸同步控制研究现状
    1.4 论文的主要研究内容和结构安排
第2章 海上登靠步桥总体结构及运动学、动力学分析
    2.1 海上登靠步桥结构及运动实现
        2.1.1 海上登靠步桥结构
        2.1.2 海上登靠步桥系统参数
    2.2 海上登靠步桥计算机控制结构
    2.3 登靠步桥运动学建模和动力学分析
        2.3.1 位姿描述和坐标系变换
        2.3.2 登靠步桥的运动学求解
        2.3.3 登靠步桥的动力学解析
    2.4 本章小结
第3章 海上风电运维船登靠步桥俯仰回路的控制
    3.1 海上风电运维船登靠步桥俯仰回路的检测
    3.2 零开口阀控非对称缸系统的线性数学模型
        3.2.1 阀控非对称缸建模
        3.2.2 阀控非对称缸线性化
        3.2.3 阀控非对称缸传递函数计算
    3.3 阀控非对称缸的双缸同步控制
        3.3.1 模糊自适应PID控制
        3.3.2 PID参数自整定原则
        3.3.3 模糊输入输出语言变量及其隶属函数的确定
        3.3.4 模糊规则
        3.3.5 模糊判决
        3.3.6 阀控非对称缸模糊自适应PID同步控制算法
    3.4 基于Matlab的双缸同步控制仿真
        3.4.1 模糊控制器的搭建
        3.4.2 单缸PID和模糊自适应PID控制算法仿真对比
        3.4.3 双缸同步模糊自适应PID控制算法仿真
        3.4.4 仿真结果分析
    3.5 本章小节
第4章 海上风电运维船登靠步桥伸缩回路的控制
    4.1 海上风电运维船登靠步桥伸缩回路建模
        4.1.1 阀控液压马达传递函数
        4.1.2 传递函数的计算
    4.2 滑模变结构控制理论
        4.2.1 滑模变结构控制简介
        4.2.2 滑模变结构控制的基本原理
        4.2.3 滑模变结构控制抖动问题
    4.3 基于模型的扰动观测器设计
    4.4 基于扰动观测器的滑模控制器设计
        4.4.1 活动梯速度滑模控制器设计
        4.4.2 活动梯位置跟踪滑模控制器设计
    4.5 扰动观测器仿真
        4.5.1 扰动观测器的仿真
        4.5.2 仿真结果分析
    4.6 基于扰动观测器活动梯速度滑模控制仿真
        4.6.1 恒值转速滑模控制仿真
        4.6.2 正弦转速跟踪
        4.6.3 仿真结果分析
    4.7 基于扰动观测器活动梯位置伺服滑模控制仿真
        4.7.1 活动梯位置伺服滑模控制仿真
        4.7.2 仿真结果分析
    4.8 本章小节
第5章 系统检测及俯仰回路与伸缩回路试验
    5.1 梯端检测系统
        5.1.1 梯端检测总体设计
        5.1.2 硬件电路实现和梯端组合体结构
        5.1.3 各传感器的特性
    5.2 试验设备
        5.2.1 试验结构及执行元件
        5.2.2 试验参数
    5.3 俯仰回路控制试验
        5.3.1 阀控液压缸同步控制试验方案
        5.3.2 阀控液压缸同步控制试验研究
        5.3.3 海上登靠步桥俯仰搭接闭环试验方案
        5.3.4 俯仰回路闭环搭接控制试验研究
    5.4 伸缩回路控制试验
        5.4.1 伸缩回路速度控制试验方案
        5.4.2 伸缩回路速度试验研究
        5.4.3 伸缩回路搭接闭环试验方案
        5.4.4 伸缩回路搭接闭环试验研究
    5.5 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士期间发表的论文和获得的研究成果
致谢

(5)灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 国内外灵巧机械手研究现状及分析
        1.2.1 气动/液压驱动式
        1.2.2 功能材料驱动式
        1.2.3 电机驱动式
    1.3 超声波电机的优点
    1.4 超声波电机驱动控制研究现状
        1.4.1 超声波电机驱动技术研究现状
        1.4.2 超声波电机伺服控制研究现状
    1.5 研究内容
    1.6 章节小结
第二章 超声波电机工作原理以及控制策略
    2.1 超声波电机结构
    2.2 超声波电机运行机理
        2.2.1 电机定子表面运动轨迹分析
        2.2.2 超声波电机换能机理
        2.2.3 等效电路模型
    2.3 超声波电机控制策略
        2.3.1 调频调速控制
        2.3.2 调压调速控制
        2.3.3 调相调速控制
    2.4 章节小结
第三章 超声波电机非参数辨识模型
    3.1 USM非参数辨识
    3.2 USM频率增益特性
    3.3 USM瞬态转速模型
    3.4 USM上调频建模
    3.5 章节小结
第四章 基于LADRC的超声波电机转速控制研究设计
    4.1 自抗扰控制技术
        4.1.1 背景介绍
        4.1.2 自抗扰控制技术基本原理
        4.1.3 线性自抗扰控制技术
    4.2 基于LADRC的USM转速控制
    4.3 基于LADRC控制器的仿真
        4.3.1 Simulink仿真图
        4.3.2 仿真结果和分析
    4.4 章节小结
第五章 超声波电机驱动控制器硬件设计
    5.1 超声波电机驱动控制电路设计
    5.2 控制电路设计
    5.3 驱动电路设计
        5.3.1 开关管的选择
        5.3.2 推挽式变压器设计
        5.3.3 RC限制浪涌设计
        5.3.4 MOSFET驱动电路设计
    5.4 电源电路设计
    5.5 保护电路设计
    5.6 采样调理电路
        5.6.1 传感器选型
        5.6.2 调理电路设计
    5.7 匹配电路设计
        5.7.1 匹配电路作用
        5.7.2 匹配电路设计方法
        5.7.3 匹配电路计算
    5.8 驱动电路应用测试
    5.9 章节总结
第六章 灵巧机械手指柔性控制研究设计
    6.1 超声波电机位置-转速控制策略
    6.2 超声波电机断电自锁误差测试
    6.3 超声波电机柔性控制研究
        6.3.1 门阀值确定
        6.3.2 柔性控制方式
    6.4 章节小结
第七章 灵巧手指驱动控制系统实验验证
    7.1 实验平台搭建
    7.2 超声波电机转速控制实验
        7.2.1 PD控制器的DSP实现
        7.2.2 转速控制实验结果和分析
    7.3 灵巧机械手指驱动定位实验
        7.3.1 灵巧手柔性控制DSP实现
        7.3.2 定位实验结果和分析
    7.4 章节小结
第八章 总结和展望
    8.1 研究总结
    8.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的学术成果

(6)悬臂式掘进机自主纠偏与位姿控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 问题的提出
        1.2.1 煤矿综掘工作面突出问题
        1.2.2 掘进机精准导控的关键问题
        1.2.3 掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制问题
    1.3 研究目标与意义
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究意义
    1.4 综掘工作面机器人化发展现状
        1.4.1 国外发展现状
        1.4.2 国内发展现状
        1.4.3 综掘工作面机器人化发展现状小结
    1.5 掘进机纠偏及位姿调控国内外研究现状
        1.5.1 掘进机自主纠偏研究现状
        1.5.2 掘进机俯仰位姿控制国内外研究现状
        1.5.3 掘进机自主纠偏与位姿调控研究现状小结
    1.6 研究内容与技术路线
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 技术路线
    1.7 本章小结
2 综掘工作面掘进机工况与位姿参数分析
    2.1 综掘工作面施工环境与工艺流程分析
        2.1.1 综掘巷道工况分析
        2.1.2 综掘巷道现行工艺与新工艺
    2.2 掘进机在巷道中的位姿参数分析
        2.2.1 掘进机机身位姿参数类型
        2.2.2 掘进机在巷道中的位姿极限
    2.3 掘进机机身位姿偏差调整执行机构建模
        2.3.1 截割机构建模分析
        2.3.2 支撑机构建模分析
    2.4 掘进机各机构机身位姿补偿调整能力分析
        2.4.1 截割机构偏角与偏距补偿能力分析
        2.4.2 截割臂俯仰位姿补偿能力分析
        2.4.3 支撑机构俯仰位姿调整范围
    2.5 本章小结
3 复杂工况巷道内掘进机纠偏动力学分析
    3.1 掘进机—巷道底板耦合系统机理分析
        3.1.1 掘进机履带—巷道底板地面力学特性分析
        3.1.2 综掘工作面路面土壤物理参数分析
        3.1.3 复杂巷道底板掘进机纠偏阻力分析
    3.2 掘进机纠偏运动学分析
        3.2.1 掘进机纠偏过程履带滑移分析
        3.2.2 水平巷道内掘进机纠偏过程运动学分析
        3.2.3 倾斜巷道内掘进机纠偏过程运动学分析
    3.3 掘进机纠偏动力学分析
        3.3.1 水平巷道内掘进机纠偏动力学分析
        3.3.2 倾斜巷道内掘进机纠偏动力学分析
    3.4 本章小结
4 复杂工况巷道内掘进机自主纠偏控制研究
    4.1 巷道环境建模与掘进机自主纠偏影响度
        4.1.1 受限空间巷道环境建模
        4.1.2 掘进机行驶性能研究
        4.1.3 掘进机自主纠偏影响度与纠偏耗费研究
    4.2 掘进机自主纠偏控制研究
        4.2.1 掘进机行走机构液压系统建模
        4.2.2 掘进机纠偏规划与纠偏路径点跟踪算法
        4.2.3 掘进机自主纠偏运动控制算法
    4.3 掘进机自主纠偏控制系统设计
        4.3.1 掘进机自主纠偏控制系统组成
        4.3.2 掘进机自主纠偏控制约束与仿真参数
        4.3.3 仿真结果与分析
    4.4 本章小结
5 复杂工况巷道内掘进机俯仰位姿控制
    5.1 掘进机俯仰位姿调整系统力学特性分析
        5.1.1 掘进机支撑机构液压系统建模
        5.1.2 掘进机前铲板与后支撑受力分析
        5.1.3 掘进机支撑系统动力学分析
    5.2 掘进机俯仰位姿控制系统
        5.2.1 模糊神经网络PID俯仰位姿控制算法
        5.2.2 俯仰位姿控制系统非线性分析及控制信号动态约束
        5.2.3 掘进机俯仰位姿控制系统组成
    5.3 掘进机俯仰位姿控制仿真
        5.3.1 掘进机俯仰位姿控制系统仿真模型
        5.3.2 仿真参数的确定
        5.3.3 仿真结果与分析
    5.4 本章小结
6 掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制实验研究
    6.1 实验目的
    6.2 实验系统设计与搭建
        6.2.1 掘进机实验样机改造及远程监控系统
        6.2.2 模拟综掘巷道
    6.3 掘进机自主纠偏与俯仰位姿控制实验
        6.3.1 数学模型验证实验
        6.3.2 掘进机自主纠偏实验
        6.3.3 掘进机俯仰位姿控制实验
    6.4 本章小结
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介

(7)亚秒级高精度角度计量转台关键技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 研究背景及意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 亚秒级高精度角度计量转台研究现状
        1.3.2 高精度角度计量转台关键技术:高精度气浮轴承分析设计方法研究现状
        1.3.3 高精度角度计量转台关键技术:纳米级驱动定位控制方法研究现状
    1.4 亚秒级高精度角度计量转台关键技术研究面临的问题
    1.5 亚秒级角度计量转台总体方案
        1.5.1 亚秒级精度对转台性能的需求分析
        1.5.2 转台总体方案分析
        1.5.3 支承系统设计
        1.5.4 驱动系统设计
    1.6 本文的研究内容及结构
第二章 基于真空预载的气浮轴承静态特性分析
    2.1 引言
    2.2 真空预载气浮轴承静力学模型
        2.2.1 真空预载气浮轴承的原理及结构
        2.2.2 真空预载气浮轴承静态分析模型
    2.3 基于出流函数法的静力学模型求解
    2.4 真空预载气浮轴承静态特性影响规律研究
        2.4.1 真空度的影响
        2.4.2 真空腔占比的影响
        2.4.3 正压的影响
    2.5 刚度波动区间分析
        2.5.1 刚度波动区间定义
        2.5.2 不同参数对刚度波动区间的影响分析
        2.5.3 基于正交理论的轴承参数优选
    2.6 真空预载气浮支承静态特性实验
        2.6.1 静态特性测试系统
        2.6.2 静态特性测试结果分析
    2.7 小结
第三章 基于真空预载的气浮轴承动态特性分析
    3.1 引言
    3.2 真空预载气浮轴承动力学模型
    3.3 基于小扰动法的动力学模型求解
        3.3.1 压力分布方程线性化
        3.3.2 动力学方程处理
        3.3.3 流量平衡方程处理
        3.3.4 动力学模型计算流程
    3.4 计算结果分析
    3.5 真空预载气浮轴承动态特性影响因素分析
        3.5.1 不同参数对动态特性的影响规律
        3.5.2 真空预载气浮支承稳定域分析
    3.6 真空预载气浮支承动态特性实验
        3.6.1 动态特性测试系统
        3.6.2 动态特性测试结果分析
    3.7 小结
第四章 角度计量转台的亚秒级高精度控制策略
    4.1 引言
    4.2 基于LESO的多模式组合控制策略
        4.2.1 组合控制策略
        4.2.2 数学模型分析与辨识
        4.2.3 多模式切换控制算法
        4.2.4 基于LESO的 AC模式控制器设计
        4.2.5 基于LESO的 DC模式控制器设计
    4.3 控制算法仿真
        4.3.1 基于simulink的仿真模块
        4.3.2 LESO对位置、速度及干扰的观测性能仿真分析
        4.3.3 基于LESO的 AC模式控制性能仿真分析
        4.3.4 基于LESO的 DC模式控制性能仿真分析
        4.3.5 组合模式控制性能仿真分析
    4.4 驱动性能实验与分析
        4.4.1 实验伺服参数优化
        4.4.2 LESO观测性能实验与分析
        4.4.3 基于LESO的 AC模式控制实验与分析
        4.4.4 基于LESO的 DC模式控制实验与分析
        4.4.5 组合模式高精度控制实验与分析
    4.5 小结
第五章 高精度角度计量转台集成与检测
    5.1 引言
    5.2 基于EDA方法的反馈系统设计
    5.3 圆分度误差检测系统构建
        5.3.1 圆分度误差检测原理
        5.3.2 检测系统硬件构成与安装
        5.3.3 检测系统逻辑及软件实现
    5.4 检测误差影响因素分析及抑制策略
        5.4.1 环境因素
        5.4.2 安装因素
        5.4.3 仪器因素
    5.5 试验与验证
        5.5.1 转台校准试验
        5.5.2 不确定度评定
        5.5.3 试验结果与比对
    5.6 本转台的适用性及局限性
    5.7 小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文工作总结
    6.2 本文的创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间已发表或录用的论文
致谢

(8)基于RBF辨识的单神经元PID电液比例位置控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 电液比例技术概况
        1.2.1 电液比例技术的发展现状
        1.2.2 电液比例技术面临的难题
    1.3 神经网络控制技术的发展和现状
        1.3.1 神经网络控制技术的发展概况
        1.3.2 神经网络控制技术的现状
    1.4 论文研究的主要内容
第2章 实验系统搭建与软件设计
    2.1 实验系统搭建
        2.1.1 比例阀控缸系统的组成
        2.1.2 实验系统硬件选型
    2.2 系统电气设计
        2.2.1 控制器芯片选择
        2.2.2 信号调理电路设计
    2.3 系统软件设计
        2.3.1 网络通信设计
        2.3.2 上位机界面设计
    2.4 本章小节
第3章 比例阀控液压缸系统建模
    3.1 比例阀控缸系统组成与工作原理
        3.1.1 比例阀控缸系统组成
        3.1.2 比例阀控缸系统工作原理
    3.2 系统中各个模块的数学模型
        3.2.1 位移传感器数学模型
        3.2.2 比例放大器的数学模型
        3.2.3 比例流量阀数学模型
        3.2.4 液压缸的数学模型
    3.3 系统建模
    3.4 本章小结
第4章 比例阀控液压缸控制策略设计
    4.1 系统的动态分析
    4.2 系统的非线性因素分析
        4.2.1 比例阀的死区特性
        4.2.2 液压缸的非对称性
        4.2.3 液压缸的摩擦力
    4.3 死区及摩擦力补偿算法设计
        4.3.1 死区补偿
        4.3.2 摩擦力补偿
    4.4 基于RBF网络辨识的单神经元PID控制器设计
        4.4.1 单神经元网络
        4.4.2 RBF神经网络
        4.4.3 RBFNNI单神经元控制器设计
    4.5 改进的RBF网络辨识的单神经元PID控制器
        4.5.1 RBFNNI单神经元控制器仿真模型的搭建
        4.5.2 RBFNNI单神经元PID中各参数的影响仿真实验
        4.5.3 改进的RBFNNI的单神经元PID控制算法
    4.6 本章小结
第5章 比例阀控缸位置控制系统实验研究
    5.1 控制算法研究
        5.1.1 基于RBF网络辨识的单神经元PID算法实验研究
        5.1.2 基于RBF网络辨识的单神经元PID与传统PID对比实验
    5.2 死区以及摩擦力补偿实验
    5.3 非对称性实验
    5.4 不确定因素对系统控制效果的影响实验
        5.4.1 跟踪频率变化实验
        5.4.2 温度变化实验
        5.4.3 负载变化实验
    5.5 本章小结
总结与展望
    主要工作及结论
    研究展望
参考文献
致谢

(9)超声电机驱动的大行程、高精度二维运动平台关键技术的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
图清单
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超声电机控制技术概述
    1.3 运动平台发展概述
        1.3.1 精密微动台
        1.3.2 宏微结合大行程精密运动平台
        1.3.3 直接驱动大行程精密运动平台
    1.4 超声电机驱动的精密运动平台领域亟需解决的问题
    1.5 课题来源及本文研究内容
第二章 行波型旋转超声电机单周速度波动率及瞬态特性
    2.1 引言
    2.2 行波型旋转超声电机单周速度波动率分析
        2.2.1 行波型旋转超声电机(TRUM–60)的装配误差
        2.2.2 接触界面压力分析
        2.2.3 接触压力 Ansys 分析
    2.3 行波型旋转超声电机结构改进方案
        2.3.1 问题分析
        2.3.2 改进设计
    2.4 行波型旋转电机单周速度波动率实验
        2.4.1 力矩速度实验
        2.4.2 单周速度波动率实验
    2.5 行波型旋转超声电机最小响应脉宽
        2.5.1 UMD-2 型驱动器的改进
        2.5.2 最小响应脉宽实验及结果
    2.6 行波型旋转超声电机定位特性
        2.6.1 行波型旋转超声电机定位特性实验系统
        2.6.2 测试方法
        2.6.3 实验结果及分析
    2.7 本章小结
第三章 行波型旋转超声电机驱动的二维运动平台
    3.1 引言
    3.2 行波型旋转超声电机驱动的丝杠运动平台设计
        3.2.1 运动平台传动丝杠的选型
        3.2.2 导向装置的选择
        3.2.3 二维运动平台
    3.3 行波型旋转超声电机驱动的丝杠运动平台运动误差测试
        3.3.1 丝杠平台螺距不均匀误差测试
        3.3.2 丝杠运动平台回程误差测试
        3.3.3 丝杠运动平台回程误差测试结果分析
    3.4 行波型旋转超声电机驱动的丝杠运动平台控制系统
        3.4.1 GT-400 运动控制卡简介
        3.4.2 基于 GT-400 运动控制卡精密丝杠平台伺服控制系统
        3.4.3 伺服控制系统软件设计
        3.4.4 实验结果及分析
    3.5 本章小结
第四章 具有高硬度材料摩擦副的直线超声电机接触匹配问题
    4.1 引言
    4.2 高硬度摩擦副直线超声电机接触实验及分析
        4.2.1 实验系统及原理
        4.2.2 定子、动子及定子支撑振动测试实验
    4.3 法向接触模型及分析
        4.3.1 高硬度摩擦副直线超声电机示意图
        4.3.2 高硬度摩擦副直线超声电机法向(y 方向)接触模型
    4.4 参数匹配实验
    4.5 本章小结
第五章 大推力直线超声电机驱动单元的一种实现方法
    5.1 引言
    5.2 直线超声电机异步并联的概念
    5.3 直线超声电机异步并联时的性能分析
        5.3.1 直线超声电机工作原理
        5.3.2 两个直线超声电机异步并联
        5.3.3 三个直线超声电机异步并联
    5.4 单足 V 形直线超声电机并联机械特性
    5.5 双足蝶形直线超声电机并联机械特性
        5.5.1 最大负载力测试
        5.5.2 速度特性
    5.6 直线超声电机的异步并联效果分析
    5.7 本章小结
第六章 直线超声电机驱动的运动平台的位移分辨率
    6.1 引言
    6.2 位移分辨率与负载能力的概念
    6.3 位移分辨率的理论推导
    6.4 直线超声电机及其并联时的瞬态特性研究
        6.4.1 单足 V 形直线超声电机及其并联时的瞬态特性
        6.4.2 双足蝶形直线超声电机及其并联时的瞬态特性Ⅰ
        6.4.3 双足蝶形直线超声电机驱动的平台的瞬态特性Ⅱ
    6.5 影响直线超声电机驱动的运动平台的位移分辨率的因素
        6.5.1 不同的信号波形对运动平台微步距的影响
        6.5.2 频率固定信号的周期个数对步距的影响
        6.5.3 周期个数固定信号的频率与步距的关系
        6.5.4 预压力对步距的影响
        6.5.5 加在定子上的驱动电压对步距的影响
        6.5.6 驱动信号相位对步距的影响
    6.6 位移分辨率实验
    6.7 本章小结
第七章 直线超声电机驱动的二维精密运动平台
    7.1 引言
    7.2 直线超声电机驱动的平台建模
        7.2.1 平台驱动部分建模
        7.2.2 平台运动部分建模
    7.3 运动平台驱动控制系统设计
        7.3.1 基于 MSP430 的控制器
        7.3.2 基于 DSP 的控制器
        7.3.3 基于 GT-400 的控制系统
        7.3.4 各种控制器的比较
    7.4 运动平台各种控制算法比较
        7.4.1 经典 PID 控制
        7.4.2 改进 PID 控制
        7.4.3 模糊控制
        7.4.4 误差反传神经网络(BP)PID 控制
        7.4.5 RBF 神经网络控制
    7.5 Matlab 控制仿真
        7.5.1 经典 PID 控制仿真
        7.5.2 模糊与 PID 位置控制 Matlab 仿真
    7.6 二维运动平台控制实验
        7.6.1 平台速度控制
        7.6.2 控制实验
    7.7 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 本文主要工作和创新点
    8.2 进一步研究方向
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文

(10)过程控制优化中的智能方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 基于模糊神经网络的辨识方法
        1.2.1 非线性系统辨识方法
        1.2.2 基于模糊神经网络的辨识方法
        1.2.3 模糊-神经网络控制研究与应用
        1.2.4 面向时间有序的过程模型
    1.3 基于动态规划的控制优化方法
        1.3.1 动态规划
        1.3.2 柔顺控制
        1.3.3 操作机顺应过程
    1.4 基于决策树的协调控制方法
        1.4.1 双机协调控制方法
        1.4.2 决策树
    1.5 本文工作及组织结构
第2章 对象模型与工作过程分析
    2.1 对象相似模型建模
        2.1.1 对象相似模型
        2.1.2 对象相似模型运动学建模
        2.1.3 对象相似模型动力学建模
        2.1.4 非线性控制器设计
    2.2 对象操作过程分析
        2.2.1 对象工作条件和原理分析
        2.2.2 对象控制问题分析
    2.3 本章小结
第3章 基于模糊神经网络的过程辨识方法
    3.1 理论基础
        3.1.1 模糊逻辑
        3.1.2 模糊聚类
        3.1.3 人工神经网络
        3.1.4 神经网络辨识
    3.2 基于模糊神经网络的过程辨识算法
        3.2.1 数据的预处理
        3.2.2 辨识网络的构建
        3.2.3 辨识网络的学习算法
        3.2.4 相似模型仿真及分析
    3.3 本章小结
第4章 基于动态规划与模糊神经网络的控制优化方法
    4.1 相关工作
    4.2 理论基础
        4.2.1 模糊控制
        4.2.2 神经网络控制
        4.2.3 动态规划
    4.3 基于动态规划的主动柔顺控制优化方法
        4.3.1 单操作机过程控制优化设计
        4.3.2 基于模糊神经网络的动态规划算法
        4.3.3 相似模型仿真及分析
        4.3.4 实验结果及性能分析
    4.4 本章小结
第5章 基于决策树与模糊神经网络的协调控制方法
    5.1 相关工作
    5.2 基于决策树的双机协调控制方法
        5.2.1 对象协调过程控制设计
        5.2.2 基于决策树的协调算法
        5.2.3 基于模糊神经网络的自适应控制算法
        5.2.4 相似模型仿真结果及分析
        5.2.5 实验结果及性能分析
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢

四、模糊神经网络在超声马达位置控制中的应用(论文参考文献)

  • [1]面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究[D]. 房善想. 北京交通大学, 2021(02)
  • [2]柔性喷管负载模拟系统控制策略研究[D]. 黄无双. 北京交通大学, 2021(02)
  • [3]液压抽油机电回馈式能量回收及速度控制研究[D]. 邱婷婷. 燕山大学, 2020(01)
  • [4]海上登靠步桥俯仰回路和伸缩回路的检测与控制[D]. 王永海. 哈尔滨工程大学, 2019(05)
  • [5]灵巧机械手指驱动用超声波电机驱动控制研究与设计[D]. 梁可. 扬州大学, 2019(02)
  • [6]悬臂式掘进机自主纠偏与位姿控制研究[D]. 张敏骏. 中国矿业大学(北京), 2019
  • [7]亚秒级高精度角度计量转台关键技术研究[D]. 黄明. 上海交通大学, 2019(06)
  • [8]基于RBF辨识的单神经元PID电液比例位置控制研究[D]. 韦海利. 北京理工大学, 2018(07)
  • [9]超声电机驱动的大行程、高精度二维运动平台关键技术的研究[D]. 王金鹏. 南京航空航天大学, 2013(12)
  • [10]过程控制优化中的智能方法研究[D]. 姜琳. 吉林大学, 2010(05)

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模糊神经网络在超声波电机位置控制中的应用
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