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A Distributed Parameter Saturated Capacitor Model for Hysteresis in Piezoelectric Actuators

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A Distributed Parameter Saturated Capacitor Model for Hyster...

基于机器学习的伯努利夹持器气体流动特性研究

第37届中国控制会议

作者： Yanfang Liu desong du Jun Zhao Mingying Huo Harbin Institute of Technology

Hysteresis is a very important nonlinearity in piezoelectric actuators（PEA）.This paper proposes a distributed parameter saturated capacitor（DPSC） approach to model and compensate for *** DPSC model is extended from saturated capacitor（SC） hysteresis *** multiple SCs is replaced by a DPSC,the elastance and saturated charge of which have distributed parameter properties and governed by continuous ***,compared with the SC model,the DPSC model requires much less *** a exponential function to describe the elastance,only three parameters are *** show that it achieves a satisfactory *** normalized root mean square error of the DPSC model is as less as 0.63%.The hysteresis is compensated for by connecting the DPSC in serial with a *** compensation reduces the hysteresis nonlinearity from 13.8%to 1.69%by 87.8%.

关键词： Hysteresis Distributed Parameter Saturated Capacitor Modeling and Compensation Piezoelectric Actuators

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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力学学报 2024年第9期56卷 2565-2578页

作者：王洪悦刘延芳杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学苏州研究院江苏苏州215104

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω... 详细信息

电子元器件的非接触输运是实现其全自动化生产的瓶颈之一.伯努利夹持器作为一种非接触式气动夹持装置被广泛应用于工业中物体的抓取、定位和运输,而适用于mm级别半导体器件清洁无损运输的微型伯努利夹持器还鲜有研究.文章采用SST k-ω并结合层流/湍流转捩γ模型,探讨了夹持间隙、喷嘴直径、夹持器尺寸以及供气压力对吸持力和气体消耗率的影响,并分析了其内部的气体流动特性变化;以数值模拟获得的数百个数据作为数据集,利用机器学习方法建立6个夹持器性能预测模型,并结合相应的智能算法对机器学习模型的超参数进行调优,进行特征相关性分析,并比较了各机器学习模型的预测效果.结果表明,吸持力受多因素综合影响:其随供气压力、夹持器尺寸的增大而增大,随夹持间隙及喷嘴直径的增大先增大后减小;气体消耗率随供气压力、夹持间隙以及喷嘴直径的增大而增大.最佳的机器学习模型对吸持力和气体消耗率的预测准确率评价指标R^(2)(越接近1越准确)分别在0.95和0.97左右,预测了不同夹持器尺寸下的最大吸持力及所对应的夹持器参数,与数值结果进行比较其误差小于5%,具有良好的预测能力.此外发现,为保证夹持器低G-F因子工作(产生单位吸持力所需的气体消耗率g/s·N)其供气压力和夹持间隙应分别控制在3~5 bar和0.045~0.08 mm之间,模型可用于多参数影响下的伯努利夹持器吸持力和气体消耗率的预测.结果可为微型伯努利夹持器设计及结构参数优化提供参考.

关键词：伯努利夹持器机器学习层流/湍流转捩吸持力气体消耗率

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喷气驱动航天器姿态控制强化学习算法及实验

宇航学报 2024年第6期45卷 903-913页

作者：杜德嵩刘延芳袁秋帆赵福友齐乃明哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对喷气驱动航天器在推力幅值受限条件下的姿态控制问题,提出一种姿态控制强化学习算法。该算法包含两个神经网络,即控制策略网络和李雅普诺夫神经网络。其中,控制策略网络直接以喷气推力器的推力作为输出,训练数据中推力满足幅值约束... 详细信息

针对喷气驱动航天器在推力幅值受限条件下的姿态控制问题,提出一种姿态控制强化学习算法。该算法包含两个神经网络,即控制策略网络和李雅普诺夫神经网络。其中,控制策略网络直接以喷气推力器的推力作为输出,训练数据中推力满足幅值约束条件,隐式地解决推力分配优化和控制量饱和问题;设计姿态控制强化学习算法,并引入基于样本数据的航天器姿态稳定性定理,保证学习得到的控制策略的稳定性。仿真结果表明,与主流的强化学习算法和传统姿态控制方法相比,所提出的姿态控制算法在敏捷性方面表现出显著优势。此外,将控制策略移植到半物理仿真平台,控制策略能够有效完成航天器的大角度机动任务,从而证明了通过所提出的姿态控制算法训练得到的控制策略具有良好的泛化性和鲁棒性。

关键词：强化学习姿态控制李雅普诺夫函数半物理仿真

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一种APF限流升压软启动控制策略

电子科学技术 2016年第5期3卷 574-577页

作者：杜德松南京理工大学自动化学院江苏南京210094

针对有源滤波器(APF)运行投入时易产生冲击电流的问题,本文分析了APF中电流控制方法,提出一种限流升压软启动控制策略,使直流侧电容电压的超调量及抬升速率得到有效控制,平稳达到目标电压。经过仿真及实验验证,结果证明了该方法的可行... 详细信息

针对有源滤波器(APF)运行投入时易产生冲击电流的问题,本文分析了APF中电流控制方法,提出一种限流升压软启动控制策略,使直流侧电容电压的超调量及抬升速率得到有效控制,平稳达到目标电压。经过仿真及实验验证,结果证明了该方法的可行性与正确性。

关键词：有源滤波器软启动电容电压冲击电流

基于深度强化学习算法的空间漂浮基机械臂抓捕控制策略

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载人航天 2020年第6期26卷 751-757页

作者：孙康王耀兵杜德嵩齐乃明哈尔滨工业大学航天工程系北京空间飞行器总体设计部

针对空间漂浮基座机械臂抓捕非合作目标控制所基于的多体系统动力学模型难以精确建立的问题,基于深度强化学习算法的控制策略,提出一种深度确定性规则策略。通过将机械臂关节控制力矩、抓捕距离以及相对速度等参数定义为高维空间向量,... 详细信息

针对空间漂浮基座机械臂抓捕非合作目标控制所基于的多体系统动力学模型难以精确建立的问题,基于深度强化学习算法的控制策略,提出一种深度确定性规则策略。通过将机械臂关节控制力矩、抓捕距离以及相对速度等参数定义为高维空间向量,并设置对应的奖励函数,驱动目标参数逼近满足抓捕条件的数值范围,在不依赖运动学模型和动力学模型的情况下,实现对非合作目标的快速逼近和抓捕。仿真算例表明:该控制算法可实现对空间漂浮基机械臂的快速抓捕控制,且能有效降低接触碰撞力的大小,提高抓捕成功率。

关键词： DRL算法空间漂浮基机械臂非合作目标抓捕控制策略奖励函数

面向空间航天器机器人学习算法研究的高保真仿真平台

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空间控制技术与应用 2023年第3期49卷 10-17页

作者：杜德嵩宋以拓刘延芳王旭齐乃明哈尔滨工业大学哈尔滨150001

针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模... 详细信息

针对空间航天器失重服役环境下样本数据少、实验测试难等问题,构建了一个面向空间航天器的机器人学习算法研究的高保真仿真平台.该平台依照机器人学习领域标准的数据交互模式,支持直接调用各类主流机器人学习算法库,以及按照Gym交互模式开发的控制/学习算法;利用微重力模拟系统的实验数据,采用数据驱动的方式构建航天器动力学模型,用于仿真平台中的状态更新;以航天器位置姿态稳定任务为例,在所构建的仿真平台中完成了主流强化学习算法Soft Actor-Critic的训练和测试,验证了所构建的仿真平台用于机器人学习算法研究的可行性.

关键词：空间机器人机器人学习微低重力环境模拟硬件在环仿真

芳纶纳米纤维强化浸渍处理芳纶纤维及其橡胶复合材料的界面黏合性能

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复合材料学报 2022年第9期39卷 4327-4336页

作者：翟振强李英哲黄伟杜德松宁南英田明王文才张立群北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室北京100029 北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室北京100029

为进一步提高芳纶纤维/橡胶复合材料的界面黏合性能,在传统“二浴”法浸渍间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)的基础上,分别在预处理液、RFL浸胶液中加入芳纶纳米纤维(ANF),研究ANF的添加工艺和用量对芳纶纤维/橡胶复合材料界面黏合性能的影响。... 详细信息

为进一步提高芳纶纤维/橡胶复合材料的界面黏合性能,在传统“二浴”法浸渍间苯二酚-甲醛-胶乳(RFL)的基础上,分别在预处理液、RFL浸胶液中加入芳纶纳米纤维(ANF),研究ANF的添加工艺和用量对芳纶纤维/橡胶复合材料界面黏合性能的影响。结果表明,在预处理液中仅添加0.05wt%ANF,H抽出力为209.0 N,剥离力为19.8 N/根,动态黏合疲劳寿命9829次,比未增强体系分别提高18.1%、14.4%和41.0%;在RFL浸胶液中添加0.15wt%ANF,H抽出力为206.5 N,剥离力为20.1 N/根,动态黏合疲劳寿命8095次,比未增强体系分别提高15.9%、16.1%和16.1%。在预处理体系中添加ANF可更有效地提高动态黏合性能,原因在于ANF与芳纶纤维、预处理液中的异氰酸酯之间产生良好的化学作用,有利于界面处模量过渡,提高应力传递效率。

关键词：芳纶纳米纤维纳米增强芳纶纤维橡胶复合材料界面黏合性能

Risk-constrained Energy Management Strategy for a Commercial Campus Considering Comprehensive Reserves Against Islanding Conditions

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CSEE Journal of Power and Energy Systems 2023年第5期9卷 1797-1807页

作者： Zheming Liang desong Bian Xiaohu Zhang Di Shi GEIRI North America San JoseCAUSA.Z.M.Liang is also with Huaneng Renewables Co.Ltd.Beijing 100036China

This paper proposes an optimal risk-constrained energy management strategy for commercial buildings in a commercial campus with islanding *** goal is to minimize the total operation and maintenance costs,while maximizing comprehensive comfort levels for the occupants.A two-stage riskconstrained,scenario-based stochastic optimization approach is adopted to handle various uncertainties associated with the energy management process,such as power generation of rooftop solar panels,arrival state-of-charges,and arrival/departure time of plug-in electric vehicles,intermittent load demand,and uncertain grid-connection conditions.A conditional-valueat-risk method is introduced to provide a risk-averse energy management *** face the challenge of both reducing the computational burden and maintaining the accuracy of the stochastic programming,an advanced scenario reduction method is *** simulation results validate the effectiveness of the proposed energy management strategy for minimizing total operating and maintenance costs of commercial buildings with islanding capabilities,while maximizing comprehensive comfort levels of the occupants.

关键词： Comprehensive comfort levels CVaR energy management islanding capability reserve stochastic programming uncertainty

REduCED AUGMENTED LAGRANGIAN BI-CONJUGATE GRADIENT METHOD FOR IMPACT-CONTACT PROBLEMS

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Acta Mechanica Solida Sinica 1998年第3期11卷 241-252页

作者： Li Nansheng Sha desong Sun Huanchun Dalian Univ Technol Dept Engn Mech Dalian 116023 Peoples R China

To avoid the numerical oscillation of the penalty method andnon-compatibility with ex- plicit operators of conventional Lagrangemultiplier methods used in transient contact problems to en- forcesurface contact conditions, a new approach to enforcing surfacecontact constraints for the tran- sient nonlinear finite elementproblems, referred to as 'the reduced augmented Lagrangianbi-conjugate gradient method (ALCG)', is developed in this *** on the nonlinear constrained optimization theory and iscompatible with the explicit time integration scheme, this approachcan also be used in implicit scheme naturally.

关键词： impact-contact problems contact constraints explicit scheme