离散自适应动态面控制策略及应用
发布时间：2022-01-15 14:18
随着制造业的迅速发展,智能材料驱动器在精密制造中扮演的角色愈发重要,其为实现微纳级别的加工制造提供了可能。但是,由智能材料特性带来的控制问题亟待解决,其固有的回滞特性使得其所属系统的非线性问题大大加深,如何解决回滞的不可微分,多值映射等问题成为了能否更好利用智能材料驱动器的关键所在。动态面方法在非线性系统控制,尤其是高阶非线性系统的控制问题上取得了令研究者满意的效果,不但克服了backstepping方法中的“微分爆炸”等问题,还使得控制器结构大大简化,这吸引了大量学者投身于动态面的研究之中。离散时间方法使用采样信号或数字信号的形式易于抑制噪音,可采用高敏感度的控制元件提高控制精度,对于高延迟系统,可通过采样减轻延迟的扰动,数字控制系统的复现性更好,收益更高,成本更低,在稳定性和可实现性能方面通常被认为是优于连续时间仿真方法。本文针对带有回滞现象的非线性离散时间系统,利用动态面控制技术进行控制器设计,达到对误差及稳定性的要求,最后在智能材料驱动器平台上验证所提控制方案的有效性。主要研究内容如下:1.一类离散时间回滞非系统的自适应隐逆控制。提出了一类离散时间回滞非线性系统的自适应隐式逆控...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３智能材料在医疗领域的应用??智能材料的应用已经极大改变和发展了现有的生产生活的方方面面
东北电力大学丄学硕士学位论文??用在合金材料上时，该材料所产生的形变或者位移是固定不变的，换言之，当需要充当驱??动器的记忆合金材料产生预定位移时，只需要给与合金材料相应的外部刺激便可以达到目??的，这就是形状记忆合金材料的工作原理。目前形状记忆合金在临床医学领域的应用十分??广泛，如人工骨骼，腔内支架等［６］。??？臟Ｉ??图１￣４形状记忆金属及其应用??磁致伸缩材料也是一种新型的智能材料，在外加磁场的作用下，形状会随着施加磁场??的强度及方向发生变化，去掉磁场作用后恢复原来的形状。己有的研宄提出了几种利用磁??致伸缩材料的电磁驱动器，通过产生穿过固态磁致伸缩材料块的磁场，以及随后移动机械??负载的磁致伸缩材料块的伸长，将电磁能转换为机械能或者声能。在文献［７］中发现，磁致??伸缩驱动器的力密度与经典电磁驱动器的力密度大小相同，尽管这种作用比较小，然而，??磁致伸缩执行器的一个重要优势是其在应用中的快速响应时间［８］；文献［９］中提出了一种考??虑磁致伸缩材料特性以及电磁和机械特性的驱动器仿真方法。图１－５为使用磁致伸缩材料??的液位传感器和滑块电子尺位移传感器，目前磁致伸缩材料在声呐技术、水下机器人、海??洋探测与采油燃油等高技术领域也得到了广泛应用［１（）］。??图１－５磁致伸缩材料的应用??压电驱动器（ＰＥＡ）因为其具有位移分辨率高、响应时间快、不受磁场影响等优点，??在眼科激光束、飞机机翼振动控制、分子显微镜等精密定位领域有着广泛的应用［ＩＭ２］。压??电材料的工作原理是利用逆压电效应完成从电能到机械能的转换，具有压电特性的电介质??４??
东北电力大学丄学硕士学位论文??用在合金材料上时，该材料所产生的形变或者位移是固定不变的，换言之，当需要充当驱??动器的记忆合金材料产生预定位移时，只需要给与合金材料相应的外部刺激便可以达到目??的，这就是形状记忆合金材料的工作原理。目前形状记忆合金在临床医学领域的应用十分??广泛，如人工骨骼，腔内支架等［６］。??？臟Ｉ??图１￣４形状记忆金属及其应用??磁致伸缩材料也是一种新型的智能材料，在外加磁场的作用下，形状会随着施加磁场??的强度及方向发生变化，去掉磁场作用后恢复原来的形状。己有的研宄提出了几种利用磁??致伸缩材料的电磁驱动器，通过产生穿过固态磁致伸缩材料块的磁场，以及随后移动机械??负载的磁致伸缩材料块的伸长，将电磁能转换为机械能或者声能。在文献［７］中发现，磁致??伸缩驱动器的力密度与经典电磁驱动器的力密度大小相同，尽管这种作用比较小，然而，??磁致伸缩执行器的一个重要优势是其在应用中的快速响应时间［８］；文献［９］中提出了一种考??虑磁致伸缩材料特性以及电磁和机械特性的驱动器仿真方法。图１－５为使用磁致伸缩材料??的液位传感器和滑块电子尺位移传感器，目前磁致伸缩材料在声呐技术、水下机器人、海??洋探测与采油燃油等高技术领域也得到了广泛应用［１（）］。??图１－５磁致伸缩材料的应用??压电驱动器（ＰＥＡ）因为其具有位移分辨率高、响应时间快、不受磁场影响等优点，??在眼科激光束、飞机机翼振动控制、分子显微镜等精密定位领域有着广泛的应用［ＩＭ２］。压??电材料的工作原理是利用逆压电效应完成从电能到机械能的转换，具有压电特性的电介质??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能材料在水下仿生机器人驱动中的应用综述[J]. 刘贵杰,刘展文,田晓洁,王清扬,陈功. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]航空航天智能材料与智能结构研究进展[J]. 杨正岩,张佳奇,高东岳,刘科海,武湛君. 航空制造技术. 2017(17)
[3]具有磁滞输入的可调金属切削系统鲁棒自适应动态面控制[J]. 张秀宇,刘翠平,林岩,王建国. 控制理论与应用. 2014(09)
[4]自适应动态规划综述[J]. 张化光,张欣,罗艳红,杨珺. 自动化学报. 2013(04)
[5]带有未建模动态的非线性系统的自适应动态面控制[J]. 张天平,鲁瑶. 控制与决策. 2012(03)
[6]基于形状记忆合金驱动器的微纳定位系统鲁棒自适应控制[J]. 杜娟,冯颖,胡跃明. 控制理论与应用. 2011(04)
[7]镍钛形状记忆合金特性及骨科应用[J]. 郑海,朱振安. 国际骨科学杂志. 2006(04)
[8]超弹性形状记忆合金丝（NiTi）力学性能的试验研究[J]. 左晓宝,李爱群,倪立峰,陈庆福. 土木工程学报. 2004(12)
[9]压电驱动与控制技术的发展与应用[J]. 吴博达,鄂世举,杨志刚,程光明. 机械工程学报. 2003(10)
[10]智能材料的应用综述[J]. 张金升,龚红宇,刘英才,谭训彦,李嘉,尹衍升. 山东大学学报(工学版). 2002(03)
本文编号：3590764
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－３智能材料在医疗领域的应用??智能材料的应用已经极大改变和发展了现有的生产生活的方方面面
东北电力大学丄学硕士学位论文??用在合金材料上时，该材料所产生的形变或者位移是固定不变的，换言之，当需要充当驱??动器的记忆合金材料产生预定位移时，只需要给与合金材料相应的外部刺激便可以达到目??的，这就是形状记忆合金材料的工作原理。目前形状记忆合金在临床医学领域的应用十分??广泛，如人工骨骼，腔内支架等［６］。??？臟Ｉ??图１￣４形状记忆金属及其应用??磁致伸缩材料也是一种新型的智能材料，在外加磁场的作用下，形状会随着施加磁场??的强度及方向发生变化，去掉磁场作用后恢复原来的形状。己有的研宄提出了几种利用磁??致伸缩材料的电磁驱动器，通过产生穿过固态磁致伸缩材料块的磁场，以及随后移动机械??负载的磁致伸缩材料块的伸长，将电磁能转换为机械能或者声能。在文献［７］中发现，磁致??伸缩驱动器的力密度与经典电磁驱动器的力密度大小相同，尽管这种作用比较小，然而，??磁致伸缩执行器的一个重要优势是其在应用中的快速响应时间［８］；文献［９］中提出了一种考??虑磁致伸缩材料特性以及电磁和机械特性的驱动器仿真方法。图１－５为使用磁致伸缩材料??的液位传感器和滑块电子尺位移传感器，目前磁致伸缩材料在声呐技术、水下机器人、海??洋探测与采油燃油等高技术领域也得到了广泛应用［１（）］。??图１－５磁致伸缩材料的应用??压电驱动器（ＰＥＡ）因为其具有位移分辨率高、响应时间快、不受磁场影响等优点，??在眼科激光束、飞机机翼振动控制、分子显微镜等精密定位领域有着广泛的应用［ＩＭ２］。压??电材料的工作原理是利用逆压电效应完成从电能到机械能的转换，具有压电特性的电介质??４??
东北电力大学丄学硕士学位论文??用在合金材料上时，该材料所产生的形变或者位移是固定不变的，换言之，当需要充当驱??动器的记忆合金材料产生预定位移时，只需要给与合金材料相应的外部刺激便可以达到目??的，这就是形状记忆合金材料的工作原理。目前形状记忆合金在临床医学领域的应用十分??广泛，如人工骨骼，腔内支架等［６］。??？臟Ｉ??图１￣４形状记忆金属及其应用??磁致伸缩材料也是一种新型的智能材料，在外加磁场的作用下，形状会随着施加磁场??的强度及方向发生变化，去掉磁场作用后恢复原来的形状。己有的研宄提出了几种利用磁??致伸缩材料的电磁驱动器，通过产生穿过固态磁致伸缩材料块的磁场，以及随后移动机械??负载的磁致伸缩材料块的伸长，将电磁能转换为机械能或者声能。在文献［７］中发现，磁致??伸缩驱动器的力密度与经典电磁驱动器的力密度大小相同，尽管这种作用比较小，然而，??磁致伸缩执行器的一个重要优势是其在应用中的快速响应时间［８］；文献［９］中提出了一种考??虑磁致伸缩材料特性以及电磁和机械特性的驱动器仿真方法。图１－５为使用磁致伸缩材料??的液位传感器和滑块电子尺位移传感器，目前磁致伸缩材料在声呐技术、水下机器人、海??洋探测与采油燃油等高技术领域也得到了广泛应用［１（）］。??图１－５磁致伸缩材料的应用??压电驱动器（ＰＥＡ）因为其具有位移分辨率高、响应时间快、不受磁场影响等优点，??在眼科激光束、飞机机翼振动控制、分子显微镜等精密定位领域有着广泛的应用［ＩＭ２］。压??电材料的工作原理是利用逆压电效应完成从电能到机械能的转换，具有压电特性的电介质??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能材料在水下仿生机器人驱动中的应用综述[J]. 刘贵杰,刘展文,田晓洁,王清扬,陈功. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]航空航天智能材料与智能结构研究进展[J]. 杨正岩,张佳奇,高东岳,刘科海,武湛君. 航空制造技术. 2017(17)
[3]具有磁滞输入的可调金属切削系统鲁棒自适应动态面控制[J]. 张秀宇,刘翠平,林岩,王建国. 控制理论与应用. 2014(09)
[4]自适应动态规划综述[J]. 张化光,张欣,罗艳红,杨珺. 自动化学报. 2013(04)
[5]带有未建模动态的非线性系统的自适应动态面控制[J]. 张天平,鲁瑶. 控制与决策. 2012(03)
[6]基于形状记忆合金驱动器的微纳定位系统鲁棒自适应控制[J]. 杜娟,冯颖,胡跃明. 控制理论与应用. 2011(04)
[7]镍钛形状记忆合金特性及骨科应用[J]. 郑海,朱振安. 国际骨科学杂志. 2006(04)
[8]超弹性形状记忆合金丝（NiTi）力学性能的试验研究[J]. 左晓宝,李爱群,倪立峰,陈庆福. 土木工程学报. 2004(12)
[9]压电驱动与控制技术的发展与应用[J]. 吴博达,鄂世举,杨志刚,程光明. 机械工程学报. 2003(10)
[10]智能材料的应用综述[J]. 张金升,龚红宇,刘英才,谭训彦,李嘉,尹衍升. 山东大学学报(工学版). 2002(03)
本文编号：3590764
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