基于显微视觉伺服的微动平台精密运动控制研究
发布时间：2022-10-31 21:50
显微视觉检测技术由于其可视化测量形式、可同时检测多个运动自由度、精度高、安装条件简便、非接触式测量,不会对微型构件的结构和位置产生影响等优点逐渐成为了一种理想的微位移测量手段,随着科学技术的不断发展,显微视觉伺服系统在生物医学工程、微细加工、微型装配等微观尖端科技领域中扮演着越来越重要的角色。然而系统自身固有的非线性特性以及实际中不可避免存在的内部不确定性和外部干扰等因素都对系统的运动精度和闭环稳定性有较大的影响,制约了系统的运动控制性能。本学位论文以实验室自主搭建的显微视觉伺服系统为研究对象,重点研究了自抗扰控制（ADRC）方法在其上的应用,旨在使系统具有良好的抗干扰能力,实现高精度的运动控制。针对显微视觉检测所带来的采样频率低及输出反馈有时滞等约束问题,对传统ADRC方法进行改进,从而改善系统的抗干扰能力,提高运动精度。具体研究内容如下:（1）以自主搭建的显微视觉伺服系统为研究对象,首先对显微视觉成像过程进行建模并通过主动运动的方式进行参数标定,然后对整个系统进行动力学分析与建模,并通过实验方法进行模型的在线辨识,得到系统线性近似的传递函数模型,为后续的ADRC设计提供基础。（2）...
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 显微视觉伺服系统及其控制技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究内容及结构
第2章 显微视觉伺服系统搭建、标定及建模
2.1 显微视觉伺服系统搭建
2.1.1 系统组成
2.1.2 实时控制过程
2.2 摄像机标定
2.2.1 成像模型
2.2.2 标定实验
2.3 显微视觉伺服系统建模
2.3.1 系统的动力学建模
2.3.2 系统模型辨识
2.4 本章小结
第3章 显微视觉伺服系统的单速率ADRC设计
3.1 ADRC基本原理
3.2 控制器设计
3.3 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于保持器插值的多速率ADRC设计
4.1 引言
4.2 多速率系统与提升技术
4.3 控制器设计
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于Smith预估补偿的预测多速率ADRC设计
5.1 引言
5.2 Smith预估器基本原理
5.3 控制器设计
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于桥式放大机构的柔顺微定位平台的研究[J]. 杜志元,闫鹏. 机器人. 2016(02)
[2]无刷双馈电机自抗扰控制方法[J]. 夏超英,郭海宇. 控制与决策. 2015(12)
[3]基于显微视觉的亚像素压电陶瓷驱动特性测量[J]. 刘艳梅,金博伟,魏阳杰,薛定宇,董再励. 仪器仪表学报. 2015(05)
[4]ADRC理论和技术在机器人无标定视觉伺服中的应用和发展[J]. 苏剑波. 控制与决策. 2015(01)
[5]基于性能指标的农用车辆路径跟踪控制器设计[J]. 张美娜,林相泽,丁永前,尹文庆,钱燕. 农业工程学报. 2012(09)
[6]基于音圈电机的新型高速精密定位系统设计方法[J]. 冯晓梅,张大卫,赵兴玉,杜伟涛. 中国机械工程. 2005(16)
[7]非线性自抗扰控制器在航天器姿态控制系统中的应用[J]. 雷仲谋,吕振铎. 航天控制. 2000(04)
博士论文
[1]直线超声电机驱动的平面3-PRR并联平台视觉精密定位关键技术研究[D]. 周丽平.南京航空航天大学 2013
[2]基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D]. 朱铮涛.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]直线驱动的精密点胶系统设计与关键技术分析[D]. 张立龙.山东大学 2017
[2]基于显微机器视觉的微动平台位移检测系统研究[D]. 王思琪.昆明理工大学 2016
[3]基于视觉的智能柔性结构的振动测量及控制研究[D]. 张祥通.华南理工大学 2012
[4]基于单视图的摄像机标定及其应用[D]. 高红波.电子科技大学 2009
[5]基于双目立体视觉的弹目空间交会测量系统[D]. 许凤良.北京交通大学 2009
[6]基于计算机视觉的非接触测量系统研究与实现[D]. 庞德文.大连理工大学 2008
[7]多速率采样系统的辨识与预测控制[D]. 张继承.东华大学 2006
本文编号：3699782
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 显微视觉伺服系统及其控制技术研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 论文研究内容及结构
第2章 显微视觉伺服系统搭建、标定及建模
2.1 显微视觉伺服系统搭建
2.1.1 系统组成
2.1.2 实时控制过程
2.2 摄像机标定
2.2.1 成像模型
2.2.2 标定实验
2.3 显微视觉伺服系统建模
2.3.1 系统的动力学建模
2.3.2 系统模型辨识
2.4 本章小结
第3章 显微视觉伺服系统的单速率ADRC设计
3.1 ADRC基本原理
3.2 控制器设计
3.3 实验结果分析
3.4 本章小结
第4章 基于保持器插值的多速率ADRC设计
4.1 引言
4.2 多速率系统与提升技术
4.3 控制器设计
4.4 实验结果分析
4.5 本章小结
第5章 基于Smith预估补偿的预测多速率ADRC设计
5.1 引言
5.2 Smith预估器基本原理
5.3 控制器设计
5.4 实验结果分析
5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术成果
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于桥式放大机构的柔顺微定位平台的研究[J]. 杜志元,闫鹏. 机器人. 2016(02)
[2]无刷双馈电机自抗扰控制方法[J]. 夏超英,郭海宇. 控制与决策. 2015(12)
[3]基于显微视觉的亚像素压电陶瓷驱动特性测量[J]. 刘艳梅,金博伟,魏阳杰,薛定宇,董再励. 仪器仪表学报. 2015(05)
[4]ADRC理论和技术在机器人无标定视觉伺服中的应用和发展[J]. 苏剑波. 控制与决策. 2015(01)
[5]基于性能指标的农用车辆路径跟踪控制器设计[J]. 张美娜,林相泽,丁永前,尹文庆,钱燕. 农业工程学报. 2012(09)
[6]基于音圈电机的新型高速精密定位系统设计方法[J]. 冯晓梅,张大卫,赵兴玉,杜伟涛. 中国机械工程. 2005(16)
[7]非线性自抗扰控制器在航天器姿态控制系统中的应用[J]. 雷仲谋,吕振铎. 航天控制. 2000(04)
博士论文
[1]直线超声电机驱动的平面3-PRR并联平台视觉精密定位关键技术研究[D]. 周丽平.南京航空航天大学 2013
[2]基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究[D]. 朱铮涛.华南理工大学 2004
硕士论文
[1]直线驱动的精密点胶系统设计与关键技术分析[D]. 张立龙.山东大学 2017
[2]基于显微机器视觉的微动平台位移检测系统研究[D]. 王思琪.昆明理工大学 2016
[3]基于视觉的智能柔性结构的振动测量及控制研究[D]. 张祥通.华南理工大学 2012
[4]基于单视图的摄像机标定及其应用[D]. 高红波.电子科技大学 2009
[5]基于双目立体视觉的弹目空间交会测量系统[D]. 许凤良.北京交通大学 2009
[6]基于计算机视觉的非接触测量系统研究与实现[D]. 庞德文.大连理工大学 2008
[7]多速率采样系统的辨识与预测控制[D]. 张继承.东华大学 2006
本文编号：3699782
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