超磁致伸缩驱动器的建模
发布时间：2021-12-12 12:22
超磁致伸缩驱动器是一种智能材料驱动器,相比传统的液压式、气动式、电机式驱动器,具有响应速度快、能量转换效率高、可靠性高等优点。然而迟滞非线性的存在使超磁致伸缩驱动器的应用受到限制。智能材料的迟滞非线性特性分析目前学术界尚未有效地解决,是数学、控制领域的一个国际公认的难题。科学家尝试了很多方法以描述或分析智能材料的迟滞非线性特性,当前最主流的方案为算子类模型,该类模型由若干不同权重的算子叠加而成,算子本身不具有物理意义。模型的建立,又必须综合考虑应用问题。大量算子类的模型具有结构复杂、不易解析求逆的特性,难以采用现有的非线性控制理论。基于上述原因,本文采用Prandtl-Ishlinskii模型进行超磁致伸缩驱动器的建模研究,主要研究内容为:1、搭建实验平台:实验平台由计算机/dSPACE软件系统,dSPACE-DS1104控制板,AE Techron公司7224功率放大器,Etrema公司MFR OTY77,100-LL型超磁致伸缩驱动器,Lion Precision公司电容位移传感器等组成。2、设计实验方案并分析超磁致伸缩驱动器的迟滞特征。针对Prandtl-Ishlinskii模型...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁致伸缩效应[7]
4图1.2Madelung法则示意图Madelung认为满足该法则的非线性关系为迟滞。这一法则描述的是率无关迟滞现象且与后来的Preisach模型和Prandtl-Ishlinskii模型都有密切联系。Prandtl很快对Madelung法则进行了研究，1906年他的学生Berliner就用实验证明了一种铸铁的弹塑性特性满足Madelung法则，但直到1928年Prandtl才提出一种采用叠加stop算子描述材料的弹塑性特性的Prandtl模型（1944年Ishlinskii再次发现）[26]。1935年Preisach在Ewing等研究者的基础上总结磁化的物理机制并提出了Preisach模型用于解释磁场作用后的影响[27]。与Prandtl模型相似，Preisach模型定义为relay算子的二重积分。此时的Prandtl模型和Preisach模型都与具体的物理意义相联系，而没有人分析它们内在的数学特性。20世纪50年代，Everett提出用于Preisach模型计算的Everett积分[28]。1966年Bouc第一次将迟滞看作函数空间之间的映射，采用函数的方法对迟滞进行建模，开启了迟滞的数学研究[29]。20世纪70年代，Krasnosel’skii等分析了Preisach模型和Prandtl-Ishlinskii模型的数学性质，并且把模型用迟滞算子的形式表示出来[30]，由此成为纯现象学模型，开启了研究迟滞非线性新的方式，这种方式不仅注意使模型符合实际非线性系统，更关注模型广泛的适应性。Krasnosel’skii提出了带有记忆的系统的逆的定义，一种简化版的描述如下[31]：对系统Y的任意初状态y0，系统Z都存在初状态z0，使得从与y0和z0对应的时间t0开始，两个系统任意顺序的串联都得到等于输入本身的系统，则可称系统Z是有记忆的系统Y的逆。
输入与输出的关系[23]
【参考文献】：
期刊论文
[1]超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制[J]. 郭咏新,张臻,毛剑琴,周克敏. 自动化学报. 2014(02)
[2]Hammerstein模型辨识的回顾及展望[J]. 贾立,李训龙. 控制理论与应用. 2014(01)
[3]考虑附加涡流损失的超磁致伸缩执行器动态模型[J]. 赵章荣,邬义杰,顾新建,葛荣杰,徐君. 中国电机工程学报. 2008(24)
[4]基于Preisach模型的迟滞系统建模与控制[J]. 陈增强,郭纯,赵加祥,袁著祉. 控制工程. 2006(04)
[5]基于Prandtl-Ishlinskii模型的一类回滞非线性系统自适应控制[J]. 冯颖,胡跃明,苏春翌. 自动化学报. 2006(03)
[6]计及涡流效应和应力变化的超磁致伸缩换能器的动态模型[J]. 黄文美,王博文,曹淑瑛,孙英,翁玲. 中国电机工程学报. 2005(16)
[7]超磁致伸缩执行器磁滞非线性建模与控制[J]. 贾振元,王福吉,张菊,郭丽莎. 机械工程学报. 2005(07)
[8]稀土超磁致伸缩材料发展概况[J]. 李扩社,徐静,杨红川,袁永强,徐建林,于敦波,张深根. 稀土. 2004(04)
[9]线性调频脉冲（chirp）信号扫频[J]. 石晶,侯国屏,赵伟. 测控技术. 2003(08)
[10]稀土超磁致伸缩材料的应用研究现状[J]. 赵仑,任冲. 湛江海洋大学学报. 2003(03)
博士论文
[1]Hammerstein非线性系统辨识算法研究[D]. 马亮.浙江大学 2017
[2]压电驱动器的迟滞非线性建模与控制[D]. 陈远晟.南京航空航天大学 2013
[3]基于GMM的微致动研究及应用[D]. 卢全国.武汉理工大学 2007
[4]超磁致伸缩执行器的本征非线性研究及其补偿控制[D]. 田春.上海交通大学 2007
[5]超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D]. 唐志峰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]迟滞非线性系统的控制算法研究[D]. 章亿凯.浙江理工大学 2016
本文编号：3536671
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁致伸缩效应[7]
4图1.2Madelung法则示意图Madelung认为满足该法则的非线性关系为迟滞。这一法则描述的是率无关迟滞现象且与后来的Preisach模型和Prandtl-Ishlinskii模型都有密切联系。Prandtl很快对Madelung法则进行了研究，1906年他的学生Berliner就用实验证明了一种铸铁的弹塑性特性满足Madelung法则，但直到1928年Prandtl才提出一种采用叠加stop算子描述材料的弹塑性特性的Prandtl模型（1944年Ishlinskii再次发现）[26]。1935年Preisach在Ewing等研究者的基础上总结磁化的物理机制并提出了Preisach模型用于解释磁场作用后的影响[27]。与Prandtl模型相似，Preisach模型定义为relay算子的二重积分。此时的Prandtl模型和Preisach模型都与具体的物理意义相联系，而没有人分析它们内在的数学特性。20世纪50年代，Everett提出用于Preisach模型计算的Everett积分[28]。1966年Bouc第一次将迟滞看作函数空间之间的映射，采用函数的方法对迟滞进行建模，开启了迟滞的数学研究[29]。20世纪70年代，Krasnosel’skii等分析了Preisach模型和Prandtl-Ishlinskii模型的数学性质，并且把模型用迟滞算子的形式表示出来[30]，由此成为纯现象学模型，开启了研究迟滞非线性新的方式，这种方式不仅注意使模型符合实际非线性系统，更关注模型广泛的适应性。Krasnosel’skii提出了带有记忆的系统的逆的定义，一种简化版的描述如下[31]：对系统Y的任意初状态y0，系统Z都存在初状态z0，使得从与y0和z0对应的时间t0开始，两个系统任意顺序的串联都得到等于输入本身的系统，则可称系统Z是有记忆的系统Y的逆。
输入与输出的关系[23]
【参考文献】：
期刊论文
[1]超磁致伸缩作动器的率相关Hammerstein模型与H∞鲁棒跟踪控制[J]. 郭咏新,张臻,毛剑琴,周克敏. 自动化学报. 2014(02)
[2]Hammerstein模型辨识的回顾及展望[J]. 贾立,李训龙. 控制理论与应用. 2014(01)
[3]考虑附加涡流损失的超磁致伸缩执行器动态模型[J]. 赵章荣,邬义杰,顾新建,葛荣杰,徐君. 中国电机工程学报. 2008(24)
[4]基于Preisach模型的迟滞系统建模与控制[J]. 陈增强,郭纯,赵加祥,袁著祉. 控制工程. 2006(04)
[5]基于Prandtl-Ishlinskii模型的一类回滞非线性系统自适应控制[J]. 冯颖,胡跃明,苏春翌. 自动化学报. 2006(03)
[6]计及涡流效应和应力变化的超磁致伸缩换能器的动态模型[J]. 黄文美,王博文,曹淑瑛,孙英,翁玲. 中国电机工程学报. 2005(16)
[7]超磁致伸缩执行器磁滞非线性建模与控制[J]. 贾振元,王福吉,张菊,郭丽莎. 机械工程学报. 2005(07)
[8]稀土超磁致伸缩材料发展概况[J]. 李扩社,徐静,杨红川,袁永强,徐建林,于敦波,张深根. 稀土. 2004(04)
[9]线性调频脉冲（chirp）信号扫频[J]. 石晶,侯国屏,赵伟. 测控技术. 2003(08)
[10]稀土超磁致伸缩材料的应用研究现状[J]. 赵仑,任冲. 湛江海洋大学学报. 2003(03)
博士论文
[1]Hammerstein非线性系统辨识算法研究[D]. 马亮.浙江大学 2017
[2]压电驱动器的迟滞非线性建模与控制[D]. 陈远晟.南京航空航天大学 2013
[3]基于GMM的微致动研究及应用[D]. 卢全国.武汉理工大学 2007
[4]超磁致伸缩执行器的本征非线性研究及其补偿控制[D]. 田春.上海交通大学 2007
[5]超磁致伸缩执行器的基础理论与实验研究[D]. 唐志峰.浙江大学 2005
硕士论文
[1]迟滞非线性系统的控制算法研究[D]. 章亿凯.浙江理工大学 2016
本文编号：3536671
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