检索结果-南通市图书馆

作者：罗琪广东工业大学

学位级别：硕士

随着微电子学科的发展,目前已经进入“亚微米—纳米时代"。压电陶瓷在该技术领域的应用具有优势,因而针对压电陶瓷性能和控制器的研究成为热点,开展该课题研究,对于缩小我们与世界先进国家的距离,促进我国精密仪器、精密加工的水平,提... 详细信息

随着微电子学科的发展,目前已经进入“亚微米—纳米时代"。压电陶瓷在该技术领域的应用具有优势,因而针对压电陶瓷性能和控制器的研究成为热点,开展该课题研究,对于缩小我们与世界先进国家的距离,促进我国精密仪器、精密加工的水平,提升我国纳米技术方面的发展具有重要的意义。本文分析了压电陶瓷执行器研究现状,阐述了压电陶瓷执行器驱动原理,重点对压电陶瓷执行器电压—位移特性、力—位移特性、迟滞非线性等方面特性进行理论分析、建模与实验研究,并设计、验证上位机控制软件。首先,通过实验测定PST150/7/80VS12型压电陶瓷执行器的电压—位移特性、力—位移特性、温度特性、蠕变特性,将理论分析与实验研究结合,对各个特性进行分析。其次,针对压电陶瓷执行器迟滞非线性特性,基于preisach模型建模并应用线性插值法和BP神经网络作为模型实现方法,对模型进行仿真和实验研究。再次,对驱动电压、预紧力双因素进行正交实验设计,并对测得位移数据采用回归分析,将多种函数形态所得的回归方程进行比较,达到最佳的不同驱动电压、预紧力下的位移数学模型,并进行实验验证。最后,为了实现对压电陶瓷的控制,对上位机控制软件进行二次设计和开发,保留原有的经典电压控制波形和单点控制功能,增加根据需求设定的波形文件读取,生成任意波形功能及数据可视化的绘图功能。所读文件格式为txt或者Excel,文件读取功能中读入的数据可以是电压也可以是位移,数据若为位移则可通过前面得出的数学模型和电压数据转换算法,将位移转换成电压,发送至下位机,实现对压电陶瓷执行器的控制。在导轨直线度补偿上进行了软件测试,验证了该控制软件的有效性。

关键词：压电陶瓷执行器迟滞非线性回归分析 preisach模型

结构振动控制中超磁致伸缩执行器的系统建模与控制

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结构振动控制中超磁致伸缩执行器的系统建模与控制

作者：叶芳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

超磁致伸缩执行器是利用超磁致伸缩材料作为致动元件的新型器件,它具有输出位移大、输出功率高、响应速度快、温度范围宽、低压可操作等突出优点,在超精密加工、机器人、减震控制等领域呈现出良好的应用前景。然而由于超磁致伸缩材料本... 详细信息

超磁致伸缩执行器是利用超磁致伸缩材料作为致动元件的新型器件,它具有输出位移大、输出功率高、响应速度快、温度范围宽、低压可操作等突出优点,在超精密加工、机器人、减震控制等领域呈现出良好的应用前景。然而由于超磁致伸缩材料本身以及执行器的机械组成结构存在有较强的迟滞特性,导致执行器输出位移存在着滞回性强、重复性差、非线性严重等缺点,大大限制了执行器的定位精度,影响了该材料及其执行器更广泛的应用。本文以直动型GMA为对象,对GMA的设计、位移输出特性进行了研究,比较研究了PID控制器和模糊PID控制器对GMA系统的控制效果,建立了基于Perisach模型前馈补偿的模糊PID控制方法,最后设计了实时控制实验系统,进行了实验分析研究。全文的主要研究工作如下: 1)介绍了超磁致伸缩执行器的结构设计及其工作原理,基于电流模型建立了超磁致伸缩致动系统线性化动态模型,并通过仿真方法比较研究了PID控制器以及模糊PID控制器对GMA系统的控制效果;2)对经典preisach模型进行修正,建立了超磁致伸缩执行器迟滞非线性模型。引入模糊PID控制器,提出一种新的控制方案,并以此为核心进行了超磁致伸缩执行器的非线性补偿控制;3)研究了基于preisach逆模型前馈补偿控制方案,并搭建了执行器的实时控制系统,分别进行了基于preisach模型前馈补偿的PID控制实验和模糊PID控制实验,采用方波响应和正弦激励信号作为期望轨迹对基于preisach模型前馈补偿的PID控制器和模糊PID控制器作用下的轨迹追踪进行实验研究,对比两个系统。最后给出了本文的主要结论和本课题研究工作的进一步展望。

关键词：超磁致伸缩执行器 preisach模型 PID控制模糊PID控制实时控制

两相磁性材料的磁特性模拟及其在电气设备中的应用研究

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两相磁性材料的磁特性模拟及其在电气设备中的应用研究

作者：盛苹沈阳工业大学

学位级别：硕士

近年来,随着智能电网的建设,电气设备的优化设计问题越来越得到广泛重视,变压器直流偏磁问题已经影响了电网的正常运行,同时电气设备对无功功率的大量损耗也日益严重,致使电网电能质量偏低。因此,本文在前人研究的基础上提出基于两相磁... 详细信息

近年来,随着智能电网的建设,电气设备的优化设计问题越来越得到广泛重视,变压器直流偏磁问题已经影响了电网的正常运行,同时电气设备对无功功率的大量损耗也日益严重,致使电网电能质量偏低。因此,本文在前人研究的基础上提出基于两相磁性材料的新型电气设备研究。首先基于preisach模型理论建立了磁滞模型。计算得到了两相复合磁性材料的磁滞特性。通过实验测得四种性能的两相复合磁性材料的极限磁滞回环,计算得到变压器充磁后补偿铁心的剩磁和不同矫顽力之间的对应关系。根据微磁学理论对两相复合磁性材料三层膜的磁滞模型进行建模,进而得到了软磁层厚度与矫顽力及材料磁滞特性之间的关系。第二,利用preisach磁滞模型理论建模,对纳米两相复合磁性材料的组成、作用、微观结构、制备工艺及主要磁性能进行研究,结合元素组成及热处理工艺对两相磁性材料的影响进行研究分析,进而找到了适合的两相复合磁性材料。第三,将两相复合磁性材料应用于新型变压器的补偿铁心中,当发生直流偏磁现象时,控制系统对补偿铁心进行充磁,使补偿铁心产生剩磁用来抵消直流磁通;当无直流偏磁时,通过控制系统对补偿铁心进行退磁,使其不影响变压器正常工作。并通过实验测量变压器铁心中硅钢片的磁特性,进行仿真验证,验证结构的可行性。通过对样机进行实验,证明新型电力变压器对直流偏磁具有抑制作用。第四,将两相磁性材料应用于新型可控电抗器和智能断路器中,使新型可控电抗器可以改变系统无功分布,减少无功损耗,并且可以实现连续调节且产生谐波较少。新型智能断路器可以克服传统断路器功耗大、准确率低、速度慢以及结构复杂的缺点。实验结果表明,基于两相磁性材料的电力变压器,能够实现对直流偏磁的自动抑制,为直流偏磁问题的进一步研究奠定了基础。同时新型可控电抗器和智能断路器也得到优化,减少无功损耗,提高电网电能质量。

关键词：微磁学模拟两相复合磁性材料直流偏磁 preisach模型电气设备

GMM-FBG电流传感器的建模与优化算法研究

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GMM-FBG电流传感器的建模与优化算法研究

作者：张崇兴燕山大学

学位级别：硕士

电力系统已经越来越趋近于智能化,电流检测技术是电力系统不可或缺的部分。电流的检测精度与电网的安全运行息息相关。光学电流互感器由于绝缘性好、抗干扰能力强等优点成为国内外研究的热点,是未来传感领域的研究方向之一。超磁致伸缩... 详细信息

电力系统已经越来越趋近于智能化,电流检测技术是电力系统不可或缺的部分。电流的检测精度与电网的安全运行息息相关。光学电流互感器由于绝缘性好、抗干扰能力强等优点成为国内外研究的热点,是未来传感领域的研究方向之一。超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material-GMM)与光纤光栅(Fiber Bragg Grating-FBG)的结合是光学电流传感领域的一个新的尝试。本文主要工作包括:对超磁致伸缩材料和光学传感器的发展现状做了介绍,并基于国内外文献,对GMM的磁致应变特性和FBG的传感特性进行分析推证并设计了一种GMM-FBG电流传感器。针对GMM-FBG电流传感器的磁滞非线性问题,经过对经典的磁滞预测模型的分析,选择了适合本课题的经典preisach数学模型,并在其基础上通过对分布函数的改进提出一种新的preisach模型以描述磁滞效应。分别利用非线性遗传算法和粒子群算法对改进的preisach模型的参数进行优化辨识。改进的preisach模型运用辨识出的参数得到相应的预测磁滞曲线并分别和实验磁滞曲线进行比较,经过误差分析,得到更优的模型参数,使得模型更加准确的预测GMM的滞回曲线。在理论分析的基础上搭建相应的传感实验平台,通过实验分析了偏置磁场、预应力、温度对传感器性能的影响。运用改进的preisach模型对相应的传感系统进行磁滞补偿,使传感系统精度得到提高。

关键词：超磁致伸缩材料光纤布拉格光栅 preisach模型参数辨识

基于压电陶瓷电主轴轴承预紧力智能调控关键技术研究

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基于压电陶瓷电主轴轴承预紧力智能调控关键技术研究

作者：左闯沈阳建筑大学

学位级别：硕士

智能制造作为新一轮工业革命的核心技术对于制造业发展具有重要的意义。通过将新型传感器、模块化设计、先进的控制与优化技术、故障诊断、特种工艺与精密技术等智能化技术相结合,制造出具有分析、推理、判断、学习和决策等功能的智能装... 详细信息

智能制造作为新一轮工业革命的核心技术对于制造业发展具有重要的意义。通过将新型传感器、模块化设计、先进的控制与优化技术、故障诊断、特种工艺与精密技术等智能化技术相结合,制造出具有分析、推理、判断、学习和决策等功能的智能装备,从而提升制造的效率与产品的精度。高档数控机床作为生产制造的基础,其智能化的研究将直接决定一个国家制造业的核心竞争力。电主轴作为高档数控机床的核心结构,其关键部件进行智能化设计,对于提升高档数控机床性能,保障加工制造的效率具有十分重要的意义。本文主要围绕高速电主轴中应用最广泛的角接触球轴承,对压电陶瓷驱动器进行性能研究,并对基于压电陶瓷驱动器的电主轴轴承预紧力智能控制方法进行研究,主要包括以下内容:(1)基于Hertz接触理论对7009C型角接触球轴承进行拟静力学分析。对轴承的主曲率、主曲率差、位移-载荷系数进行计算,对轴承在定位预紧和不同转速条件下滚动体的接触角与接触载荷进行了计算分析,使用牛顿-拉夫逊法计算了防止轴承滚动体陀螺滑转效应的最小预紧力。并把主轴-轴承简化为单自由度模型,使用MATLAB/Simulink模块对主轴轴承简化模型进行振动分析。(2)设计压电陶瓷驱动器力输出性能测试装置,使用最大输出力、平均迟滞度、曲线最大偏差值和漂移量等参数对PSt150/4/7VS9型压电陶瓷驱动器在不同初始压力、驱动电压频率、循环工作和不同驱动电压步长条件下的力输出特性进行实验分析,最终得到压电陶瓷在150N初始压力和1Hz驱动电压频率下力输出特性最好。并在基于preisach模型工作原理的基础上确定输入电压,结合BP神经网络对压电陶瓷驱动器输出的迟滞主环进行预测分析。(3)提出了基于压电陶瓷驱动的主轴轴承预紧力智能控制方法。通过ORBIT36CNC平面磨床和Kistler9257B平面测力仪采集磨削力作为激励信号,使用MATLAB/Simulink模块对主轴轴承简化模型进行验证分析。结果显示轴承预紧力通过加工前初值施加和基于加工过程中性能参数变化进行微调两个过程共同的控制效果较好。通过本文研究,提出了一套相对完整的基于压电陶瓷电主轴轴承预紧力智能控制策略,为智能化电主轴系统的研究奠定了基础。

关键词：电主轴轴承预紧力压电陶瓷驱动器 preisach模型振动控制

基于迟滞逆补偿的硅基反铁电桥式微镜的滑模控制研究

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基于迟滞逆补偿的硅基反铁电桥式微镜的滑模控制研究

作者：王太飞中北大学

学位级别：硕士

激光通信在传输信息方面有着传输速度快、信息量大的优点,这使得激光通信在空间通信领域占据了重要地位。在现有的国内外激光通信中,光束偏转微构件都存在响应慢、体积大、功耗高、控制方法复杂且精度不高等问题,为此论文对一种基于(Pb,... 详细信息

激光通信在传输信息方面有着传输速度快、信息量大的优点,这使得激光通信在空间通信领域占据了重要地位。在现有的国内外激光通信中,光束偏转微构件都存在响应慢、体积大、功耗高、控制方法复杂且精度不高等问题,为此论文对一种基于(Pb,La)(Zr,Ti)O(简称PLZT)硅基反铁电材料的场致应变效应进行了研究,提出了一种基于PLZT反铁电桥式结构的光束偏转微镜构件,并对反铁电桥式微镜进行了设计和控制研究。首先通过ANSYS Workbench有限元仿真软件对不同结构参数(长度、宽度、厚度)的PLZT反铁电桥式微镜进行了挠度和应力分析,验证了反铁电桥式微镜在外电场驱动下挠度、应力变化与电压、结构参数之间的关系。通过正交试验进行结构优化,得到了使得在微镜构件疲劳特性范围内中心位移达到最大的结构尺寸,即长5000μm、宽200μm、厚10μm。其次通过对PLZT反铁电材料迟滞非线性的研究,建立了离散化的preisach模型。在此基础上,针对离散化preisach模型不具有擦除特性的缺点,提出了利用随机森林算法进行非线性拟合,导出了具有严格擦除特性的离散化preisach改进模型。最后基于随机森林改进模型的逆模型,建立了迟滞逆补偿控制和复合控制两种方案。仿真结果表明,基于迟滞逆补偿和自适应滑模控制的复合控制能够将绝对误差控制在0.2μm(角度0.08mrad)以下,可将相对误差控制在1.05%以下。期望输入与实际输出呈很好的线性关系,相关系数R=0.9996,能够满足在光束偏转技术中PLZT反铁电桥式微镜的精跟踪控制要求。综上所述,论文从理论基础上验证了所提出的PLZT反铁电桥式微镜能够实现光束偏转精跟踪控制,并设计了迟滞逆补偿与自适应滑模控制结合的复合控制提高跟踪控制精度,这些都为激光通信系统中微体积、快速响应、高精度跟踪控制光束偏转微构件的设计和开发提供了理论依据。

关键词：光束偏转 PLZT反铁电材料桥式微镜结构迟滞非线性 preisach模型随机森林自适应滑模控制

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超精密微位移系统研究

超精密微位移系统研究

作者：陶惠峰浙江大学

学位级别：硕士

本文对基于压电陶瓷驱动的超精密微位移系统进行了系统地理论分析和实验研究，旨在采用以柔性铰链机构作为导轨，以压电陶瓷驱动器作为控制元件来实现超精密的三维定位。第一章综述了进行精密微位移系统研究的目的和意义，分析了构成... 详细信息

本文对基于压电陶瓷驱动的超精密微位移系统进行了系统地理论分析和实验研究，旨在采用以柔性铰链机构作为导轨，以压电陶瓷驱动器作为控制元件来实现超精密的三维定位。第一章综述了进行精密微位移系统研究的目的和意义，分析了构成微位移系统的各个组成部分的发展及优缺点，并回顾了精密定位微动平台在国内外的发展概况，确定了本论文的研究任务。第二章对压电陶瓷驱动器的驱动机理进行了理论分析，实验测试了WTDS—IA型压电陶瓷驱动器的特性，并提出了一种线性化方法来对驱动器输入／输出的非线性进行修正，最后建立了压电陶瓷驱动器的preisach迟滞模型并进行了实验研究。第三章通过分析各种压电陶瓷驱动原理，设计了一个0～300V可控压电陶瓷驱动电源，通过实验获得了驱动电源的各种特性。第四章首先对柔性铰链进行了理论分析，得出了柔性铰链转角刚度及拉伸刚度的计算公式，然后用有限元法对公式计算进行了验证;系统地分析了对称复合平行四杆机构的导向性能，得到了它的刚度、固有频率、最大应力的计算公式;设计了一个三维微动工作台，对其刚度，固有频率分别进行了理论、有限元及实验研究。第五章分别采用开环控制和PID控制算法，设计了一个控制系统，利用该控制系统进行了微动平台的定位控制研究，分别获得了±0.17um和±0.01um的定位精度。通过给PID控制器增加前馈环节，使定位时间从1.2s降低到0.3s，有效地提高了系统进行精密定位的动态性能。第六章概括了本论文的主要工作，并展望今后需进一步开展的工作。

关键词：压电驱动器 preisach模型柔性铰链微动平台 PID控制

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基于支持向量机的迟滞系统建模和控制

基于支持向量机的迟滞系统建模和控制

作者：王博浙江大学

学位级别：硕士

支持向量机是一种基于统计学习理论的新型机器学习方法,它可以被广泛地用于非线性系统建模。它是统计学习理论中结构风险最小化思想的体现,基本思想是通过非线性变换将输入空间映射到一个高维空间,然后在这个高维空间中求取最优分类超... 详细信息

支持向量机是一种基于统计学习理论的新型机器学习方法,它可以被广泛地用于非线性系统建模。它是统计学习理论中结构风险最小化思想的体现,基本思想是通过非线性变换将输入空间映射到一个高维空间,然后在这个高维空间中求取最优分类超平面或进行函数拟合。支持向量机在解决小样本、非线性及高维分类识别问题和函数拟合等问题中有着独特的优势。迟滞现象广泛地存在于执行器和传感器中。迟滞现象的存在会极大地影响系统的稳定性和控制的精确性。我们提出了使用支持向量机作为迟滞非线性建模和控制工具的具体算法,来分析和精确控制迟滞系统。在本篇文章中,我们列举了多种迟滞系统建模方法,从中选择了preisach模型作为仿真对象。我们提出了一种基于支持向量机的迟滞模型建模方法并对其算法进行了改进。在Matlab中对改进的迟滞模型建模算法进行了仿真验证,并同BP神经网络算法的建模结果进行了对比。我们提出了使用支持向量机对迟滞系统进行逆模型建模的方法,并对迟滞系统逆模型进行了建模。最后我们提供了Matlab下分别使用传统PID控制器控制和使用支持向量机逆模型控制器控制的迟滞系统的仿真对比分析,证明了该算法的有效性。

关键词：迟滞非线性系统支持向量机建模逆模型控制 PID控制器 preisach模型

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基于超磁致驱动器的流量阀特性研究

基于超磁致驱动器的流量阀特性研究

作者：郭志佳河南科技大学

学位级别：硕士

随着现代技术的发展，人们对液压技术的要求也在提高。微小流量无波动且连续控制的技术，对液压执行机构的精密定位以及在微进给过程中无振动、爬行有着至关重要的作用。基于超磁致驱动器的流量阀应用新功能材料—超磁致伸缩材料，在实... 详细信息

随着现代技术的发展，人们对液压技术的要求也在提高。微小流量无波动且连续控制的技术，对液压执行机构的精密定位以及在微进给过程中无振动、爬行有着至关重要的作用。基于超磁致驱动器的流量阀应用新功能材料—超磁致伸缩材料，在实现流量的精密控制和快速响应方面，有着重要的理论意义和现实意义。本文以基于超磁致驱动器的流量阀为研究对象，对超磁致伸缩材料的基本特性做了介绍，依据超磁致伸缩材料的特性，为了研制流量阀的原型，设计了超磁致驱动器的预压力机构，恒温水冷系统，磁路系统和流量阀的阀体;建立了超磁致驱动器的动力学模型和磁滞模型，通过对磁滞模型的求逆，探究了基于Preiasch逆模型的滑模控制策略，为流量阀的精密控制打下了基础;通过对实验平台和元器件的介绍以及对各种参数测量方法的分析，为流量阀特性的实验做好了准备。最后根据超磁致材料的特性，做了超磁致驱动器输出位移与预压力之间关系的实验，温度特性实验，重复定位精度实验等，为基于超磁致驱动器的流量阀的应用做了坚实的铺垫。因此，对于基于超磁致驱动器的流量阀特性的研究，有助于实现超磁致驱动器微米级的精密定位控制，进而实现流量阀流量的精密控制，从而为流量阀在精密数字油缸，微电子加工、生物工程等领域的应用打下坚实的基础，为提高工作效率、节约生产成本做出贡献。

关键词：超磁致驱动器流量阀 preisach模型磁滞

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叠堆型压电陶瓷特性测试及建模

叠堆型压电陶瓷特性测试及建模

作者：曹江哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

随着高科技领域迅猛发展以及相应市场的快速增长，对系统的驱动、传感以及控制的精度要求越来越高。压电陶瓷驱动器较其他驱动器有着定位精度高、刚性硬度大、响应速度快的优势，故被广泛应用在各个领域进行精密定位。由于它具有微纳米... 详细信息

随着高科技领域迅猛发展以及相应市场的快速增长，对系统的驱动、传感以及控制的精度要求越来越高。压电陶瓷驱动器较其他驱动器有着定位精度高、刚性硬度大、响应速度快的优势，故被广泛应用在各个领域进行精密定位。由于它具有微纳米级运动精度特点，所以在超精密加工和微纳制造方面有着越来越广阔的应用价值，也对该领域的发展起到了至关重要的作用。但压电陶瓷驱动器又存在迟滞等非线性特性直接影响整个平台的性能，同时也加大了精密控制平台的难度。本文主要针对压电驱动器的输出特性进行研究，建立了迟滞模型，并且针对压电驱动器以及桥式柔性铰链放大机构进行了耦合建模。为补偿压电陶瓷驱动器微位移系统的迟滞特性奠定了理论基础。为了分析压电驱动器的特性以及模型验证，进行了压电微位移系统的实验平台设计搭建以及测试，对于输入电压幅值、频率和波形变化对位移输出的影响进行实验，并且对于力负载对压电驱动器的位移输出的影响进行了实验。通过数学公式和图示的表达对于经典的preisach模型进行了描述，并且表达了整个辨析过程。采用实验验证了模型的消除性与一致性，通过模型数值化的方法对压电驱动器在驱动电压下的位移输出进行了预测，以及误差分析，并提出了在负载情况下的迟滞模型。最后，分析并阐释了整个压电陶瓷驱动微位移系统各个部分环节的特点及作用。分析了驱动器与柔性铰链的耦合运动过程，通过对驱动器机电耦合模型建立以及柔性铰链弹性运动模型的建立，提出了一种压电驱动器与桥式柔性铰链的耦合模型，并采用实验辨析的方法验证了其有效性。

关键词：耦合建模压电陶瓷驱动器柔性铰链放大机构 preisach模型