音圈电机驱动的二自由度微定位平台性能与控制研究

发布时间：2021-10-16 13:46

　　随着科技水平的快速发展,精密加工领域的各项要求越来越严格,对于加工精度的要求越来越高。精密加工的精度很大程度上取决于其装备的精密微定位平台的性能及精度。因此,对精密微定位平台的不断研究对于提高精密加工制造的性能起着非常重要的作用。本文研究了音圈电机驱动的二自由度柔性微定位平台,分析了其承载能力、静态特性及动态特性,研究了其系统辨识和控制方案。基于有限元软件仿真和实验两种方法分析了其静态和动态性能,考察了其承载能力等特性。在对微定位平台进行系统辨识研究时,考虑到系统是复杂的非线性系统,所以采用了适用于非线性系统辨识的BP神经网路辨识方法,而为了克服神经网络对非线性系统建模辨识时存在的一些缺陷,如局部极小值与收敛速度慢,采用遗传算法优化的神经网络模型对系统进行了辨识。在对系统的逆模型进行神经网络模型辨识之后,利用辨识所得的系统神经网络逆模型进行了神经网络PID复合逆控制。最后通过基于MATLAB/Simulink的仿真及基于dSPACE的试验对辨识方法及控制方法进行了验证,证明了遗传算法优化的神经网络辨识方法与神经网络PID复合逆控制方法的可行性与优越性。 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
字母注释表
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 微定位系统的组成
        1.2.1 微驱动器
        1.2.2 微位移传动机构
        1.2.3 微位移传感器
        1.2.4 微定位平台的控制技术
    1.3 微定位平台的国内外研究现状
        1.3.1 微定位平台设计研究现状
        1.3.2 微定位平台控制研究现状
    1.4 论文的主要研究内容
第二章 微定位平台实验系统整体构建
    2.1 引言
    2.2 微定位平台的结构介绍
    2.3 微定位平台驱动器
    2.4 微定位平台的实验系统
        2.4.1 微定位平台实验系统的组成
        2.4.2 微定位平台实验系统的实验流程
    2.5 本章小结
第三章 微定位平台性能分析
    3.1 引言
    3.2 微定位平台固有频率分析
    3.3 微定位平台的承载性能分析
        3.3.1 微定位平台的承载性能仿真研究
        3.3.2 微定位平台的承载性能的实验研究
    3.4 微定位平台的动力学特性分析
        3.4.1 驱动器音圈电机的建模
        3.4.2 微定位平台的动力学建模
        3.4.3 音圈电机与微定位平台的机电耦合模型
    3.5 本章小结
第四章 微定位平台遗传神经辨识
    4.1 引言
    4.2 BP神经网络辨识
        4.2.1 神经网络的结构原理
        4.2.2 BP神经网络
        4.2.3 BP神经网络辨识的训练算法
    4.3 遗传算法优化BP神经网络
        4.3.1 遗传算法的基本原理
        4.3.2 遗传算法优化BP神经网络
    4.4 遗传算法优化BP神经网络辨识仿真
    4.5 遗传BP神经网络对微定位平台的辨识
    4.6 本章小结
第五章 微定位平台的神经网络PID复合逆控制
    5.1 引言
    5.2 神经网络逆控制
        5.2.1 逆系统
        5.2.2 逆控制
        5.2.3 微定位平台系统可逆性判别
        5.2.4 微定位平台系统逆模型的辨识
    5.3 神经网络PID复合逆控制
    5.4 微定位平台控制实验
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3439915