气动柔性驱动器的位置控制研究

发布时间：2017-03-23 05:11

  本文关键词：气动柔性驱动器的位置控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来随着机器人及工业自动化行业的发展,气动柔性驱动器的应用也日益广泛。本课题主要以气动柔性驱动器的位置控制为核心,先是从它的数学建模开始,对气动柔性驱动器完成了静态分析和动态分析,找到气动柔性驱动器长度变化与压力变化的关系,考虑实际中的橡胶管产生的弹力,建立了改进的数学模型。第二部分是对气动柔性驱动器的实验平台进行搭建,设计了控制气动柔性驱动器自动化系统,包括机械设计制造和装配,气动系统设计及选型,电路设计,单片机控制程序,上位机控制程序,并进行调试和运行。采用高速开关阀控制气动柔性驱动器内部气体压力变化,从而决定它的长度的变化,高速开关阀的控制由单片机实现。本课题基于Arduino实现PWM的可变占空比控制程序。基于C++在Qt平台完成了Arduino上位机软件程序编程,完成人机操作界面和实时数据采集,实时动态曲线及控制功能的实现。第三部分是对气动柔性驱动器的控制方法进行研究,采用传统的PID以及BP神经网络控制方法。在控制方法中通常采用传统的PID控制,但是由于气动柔性驱动器的强非线性以及外界负载及控制目标发生改变时,其控制算法需要在传统的PID方法上进行改进,PID控制方式最关键的地方就是P.I.D三个参数的整定,三个参数的整定一般是通过经验来判断。针对传统PID的一些缺点,需要找到更为优良的控制方法,由于神经网络具有自适应性,自主学习能力,本课题采用BP神经网络PID控制方法来优化气动柔性驱动器的控制。
【关键词】：气动柔性驱动器 人工神经网络 Arduino Qt上位机
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH138
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 气动柔性驱动器研究的背景以及意义8-10
• 1.1.1 气动柔性驱动器研究的背景8-9
• 1.1.2 气动柔性驱动器研究的意义9-10
• 1.2 气动柔性驱动器的国内外发展现状10-12
• 1.2.1 国外发展现状10-12
• 1.2.2 国内发展现状12
• 1.3 人工神经网络控制方法12-15
• 1.3.1 智能控制方法理论13-14
• 1.3.2 人工神经网络控制14-15
• 1.4 本文主要工作15-16
• 第2章 气动柔性驱动器的特性分析16-31
• 2.1 气动柔性驱动器结构16-19
• 2.1.1 气动柔性驱动器的优势18-19
• 2.1.2 改进的气动柔性驱动器的优势19
• 2.2 气动柔性驱动器静态分析19-23
• 2.3 气动柔性驱动器动态分析23-30
• 2.3.1 气动柔性驱动器的动态方程23-26
• 2.3.2 气动柔性驱动器的动态仿真26-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 气动柔性驱动器的实验台设计及搭建31-47
• 3.1 气动控制实验平台系统设计31-32
• 3.2 实验平台的搭建32-41
• 3.2.1 机械设计32-34
• 3.2.2 气动设计34-35
• 3.2.3 电路设计35-39
• 3.2.4 软件设计39-41
• 3.3 实验结果41-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 基于Arduino实现气动柔性驱动器的PID控制47-54
• 4.1 PID原理47-49
• 4.2 气动柔性驱动器控制系统PID仿真49-50
• 4.3 Arduino的PID程序50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 基于BP神经网络PID控制气动柔性驱动器54-63
• 5.1 BP人工神经网络54-56
• 5.2 BP人工神经网络PID56-62
• 5.2.1 BP神经网络PID程序57-59
• 5.2.2 BP神经网络PID仿真59-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 结论63-65
• 参考文献65-67
• 在学研究成果67-68
• 致谢68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张强;王即武;王仁人;;气动位置控制技术的发展[J];农业装备与车辆工程;2006年01期

2 李绍卓;赵敬民;许启兴;王薇;;关于位置控制技术的研究[J];机械工程师;2006年09期

3 陈小军;吴向东;;基于液压比例位置控制的数字PID设计与实现[J];机械工程与自动化;2009年06期

4 张维学;;微处理机控制系统——以控制运动速度实现运动位置控制[J];航空精密机械工程;1985年01期

5 宾鸿赞;位置控制中一个非线性因素的分析[J];华中工学院学报;1986年05期

6 李美伦;位置控制方式及其设计上应注意的问题[J];组合机床与自动化加工技术;1986年02期

7 张建成;;高精度气动位置控制技术[J];机床与液压;1991年04期

8 吴建国;一种位置控制新方法[J];电气传动自动化;1997年04期

9 葛万成;皮尔考.安东;;运用Matlab/Simulink R14实现实时位置控制[J];同济大学学报(自然科学版);2006年01期

10 叶伯生,彭炎午;经济型数控的闭环位置控制[J];机床;1993年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张家锟;潘浩;;安玻二期“位控”系统的研究开发[A];中国的经济建设与21世纪的物料搬运技术——中国机械工程学会物料搬运分会第五届学术年会论文集[C];1996年

2 安增勇;徐明龙;冯勃;张舒文;;一种利用压电堆进行位置控制的大位移磁作动器[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 刘国振;任雪梅;白永强;;基于模糊神经网络的火炮位置控制[A];第二十二届中国控制会议论文集（下）[C];2003年

4 靳添絮;陈杰;白永强;;基于ESO变结构算法的火炮位置控制[A];第25届中国控制会议论文集（上册）[C];2006年

5 沈伟;余其旺;胡业伟;江志凌;;位置控制在WPI-FZ型香烟自动翻转机构的应用[A];中国烟草学会2010年学术年会论文集[C];2010年

6 周永参;毛慧顺;史焕章;刘念宗;张戈;张竹湘;张彩弟;郑林生;钟学初;胡力东;赵小健;韩世温;;辐照损伤试验中的位置控制[A];第8届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（二）[C];1996年

7 徐洪;雍斌;;L2DP网络中断的分析与处理[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年

8 谭跃钢;赵小燕;;一种微机控制平面位置的方法[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年

9 周忆;汪永超;唐中一;石崇辉;;液压滑动件速度位置控制现状及方向[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2000年

10 吴俊文;;编码器用以位置控制在第四轴中的应用[A];九省二区第三届泛珠三角先进制造论坛论文集[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 冯文婷;气动柔性驱动器的位置控制研究[D];沈阳工业大学;2016年

2 张文涛;基于磁流变阻尼器的直线气缸位置控制研究[D];兰州理工大学;2008年

3 张娜;纺机专用交流伺服位置制策略研究[D];西安工程大学;2012年

4 廉明;一维热方程最优位置设计问题[D];东北师范大学;2011年

5 田学静;X-Y数控平台模型辨识及力/位置控制研究[D];燕山大学;2009年

6 刘正雷;闭环气动位置控制方法的研究[D];贵州大学;2008年

7 刘于之;交流伺服智能位置控制技术的研究与实现[D];大连理工大学;2011年

8 查宏民;基于比例方向阀的气动位置控制系统控制策略的研究[D];天津大学;2005年

9 康伟;位置伺服系统的控制策略研究与FPGA实现[D];西安工程大学;2013年

10 余跃;伺服机械手位置控制系统软件设计[D];西安电子科技大学;2013年

  本文关键词：气动柔性驱动器的位置控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：262995