《不確定機械問題的建模與控制補償》是2013年9月18日機械工業出版社出版的圖書，作者是王永富。
基本介紹
- 中文名：不確定機械問題的建模與控制補償
- 外文名：Modeling and Control Compensation fo Uncertain Mechanical Problems
- 作者：王永富
- 出版日期：2013年9月18日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787111432432
- 出版社：機械工業出版社
- 頁數：170頁
- 開本：16
- 品牌：機械工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
非線性摩擦是一種複雜的、非線性的、具有不確定性的自然現象。為了提高系統性能，必須減小或消除摩擦對系統性能的不利影響，解決摩擦問題對提高機電產品性能具有重要意義。從這一實際出發，本書以摩擦學和非線性控制理論為基礎，以非線性摩擦的自適應模糊建模與控制補償為研究內容，以減小或消除摩擦對機械系統性能的影響為目標，以理論研究和實驗相結合為手段，以目前在工程中廣泛套用的機械手和醫療設備為套用對象，研究摩擦的智慧型建模與控制補償的特性，逐步建立摩擦的智慧型建模與控制補償的理論體系，並將研究得出的理論套用於工程實踐，力求最大可能降低摩擦所帶來的危害及提高設備的控制精度，進而為提高相關企業產品的技術含量做出努力。
本書可作為機電行業的從業人員參考使用，也可用為大專院校相關專業師生的輔助教材。
圖書目錄
前言
第1章 非線性摩擦的基礎知識1
1．1 機械動力學中的非線性問題1
1．2 非線性摩擦問題1
1．2．1 摩擦的特性1
1．2．2 摩擦的危害2
1．2．3 如何消除摩擦影響3
1．3 非線性摩擦的建模3
1．3．1 摩擦的靜態模型3
1．3．2 摩擦的動態模型7
1．3．3 基於智慧型系統的摩擦模型13
1．3．4 基於數據驅動的摩擦模型13
1．4 非線性摩擦的補償方法15
1．4．1 基於傳統摩擦模型的補償方法15
1．4．2 非模型的補償方法17
1．4．3 智慧型系統的摩擦補償方法19
1．5 本章小結20
參考文獻21
第2章 非線性系統的模糊建模方法27
2．1 常用的建模方法27
2．2 模糊建模的基本理論基礎32
2．2．1 模糊集合及其表示法33
2．2．2 隸屬函式35
2．2．3 模糊規則和模糊推理36
2．2．4 常見的幾種模糊系統37
2．2．5 模糊系統的通用逼近性39
2．3 WM算法及需改進的問題39
2．3．1 WM算法的主要步驟40
2．3．2 MW算法需要改進的地方43
2．4 iWM算法及需改進的問題44
2．4．1 iWM算法的主要思想44
2．4．2 iWM算法需改進的問題45
2．5 一種新的DM算法建立模糊模型45
2．5．1 提取完備的模糊規則庫45
2．5．2 建立魯棒模糊模型48
2．5．3 WM和DM算法仿真對比48
2．5．4 iWM和DM算法仿真對比52
2．6 本章小結54
參考文獻54
第3章 摩擦模糊模型的規則提取與自適應控制補償57
3．1 現有摩擦模型的不足57
3．2 數據挖掘方法建立摩擦的靜態模糊模型58
3．2．1 摩擦實驗數據的採集58
3．2．2 摩擦模糊規則庫的提取59
3．2．3 建立摩擦的靜態模糊模型61
3．3 摩擦模糊模型的自適應機制62
3．4 仿真實驗64
3．4．1 系統參數選擇65
3．4．2 摩擦建模的模糊規則提取65
3．4．3 摩擦模糊模型的自適應控制補償66
3．4．4 仿真結果與分析67
3．5 本章小結69
參考文獻69
第4章 基於兩種狀態估計的摩擦控制補償對比71
4．1 問題描述71
4．2 機器人模型71
4．3 PD輸出反饋控制72
4．3．1 基於高增益觀測器的PD輸出反饋控制73
4．3．2 基於數字差分的PD輸出反饋控制73
4．3．3 兩種方法的仿真對比73
4．4 本章小結76
參考文獻76
第5章 基於模糊觀測器的多摩擦環節建模與控制補償77
5．1 問題描述77
5．2 模糊觀測器現狀77
5．3 數學模型79
5．4 多摩擦環節的模糊建模與狀態估計81
5．4．1 多摩擦環節的模糊建模81
5．4．2 狀態估計與誤差系統82
5．4．3 自適應模糊估計器83
5．4．4 有界性分析84
5．4．5 狀態估計的仿真86
5．5 魯棒自適應控制器設計90
5．5．1 控制器設計90
5．5．2 控制器仿真91
5．6 本章小結93
參考文獻93
第6章 非線性摩擦的雙調節模糊建模與魯棒自適應控制95
6．1 引言95
6．2 不確定機械動力系統95
6．2．1 問題描述95
6．2．2 摩擦模型與補償96
6．2．3 摩擦模型的辨識與自適應特性97
6．3 摩擦的模糊建模與魯棒控制98
6．3．1 摩擦的自適應模糊建模方法98
6．3．2 魯棒控制器設計99
6．4 魯棒性能指標分析100
6．5 數值結果102
6．5．1 傳統摩擦模型的自適應特性103
6．5．2 單參數調節摩擦模糊模型的自適應特性103
6．5．3 雙參數調節摩擦模糊模型的自適應特性108
6．6 本章小結111
參考文獻111
第7章 非線性摩擦誘發的自激振動與主動控制113
7．1 自激振動113
7．2 摩擦誘發的自激振動113
7．2．1 一個典型的數學模型113
7．2．2 摩擦自激振動解析解的爭議114
7．2．3 摩擦自激振動的數值分析116
7．3 摩擦自激振動的主動控制118
7．3．1 模糊神經網路建立摩擦模型118
7．3．2 摩擦自激振動的主動控制理論121
7．4 數值結果123
7．4．1 系統參數設定123
7．4．2 模糊神經網路補償器的初始化設定123
7．4．3 模糊神經網路補償器的自適應參數125
7．4．4 Coulomb摩擦誘發振動的主動控制125
7．4．5 Stribeck摩擦誘發振動的主動控制126
7．5 本章小結127
參考文獻127
第8章 機器手實驗系統與模糊控制補償設計實例129
8．1 引言129
8．2 機器手的控制系統結構129
8．2．1 機械子系統的構造129
8．2．2 上位機子系統130
8．2．3 下位機子系統132
8．2．4 電動機驅動子系統138
8．2．5 編碼器和電動機子系統139
8．3 機器人的控制方法140
8．3．1 PD基礎控制140
8．3．2 模糊補償控制141
8．3．3 模糊PD控制的實驗142
8．4 本章小結143
參考文獻143
第9章 多任務實時系統設計與控制補償及其套用144
9．1 嵌入式實時系統144
9．1．1 嵌入式系統144
9．1．2 嵌入式實時系統概念145
9．1．3 嵌入式實時系統的特點145
9．1．4 嵌入式實時系統的分類與調度146
9．1．5 常見的嵌入式實時作業系統147
9．2 實時多任務Linux作業系統148
9．2．1 Linux簡介148
9．2．2 嵌入式Linux簡介149
9．2．3 嵌入式實時系統RTLinux簡介150
9．2．4 嵌入式實時系統RTAILinux簡介151
9．3 系統的硬體設計153
9．3．1 PET/CT簡介153
9．3．2 PET機電控制系統154
9．4 系統的軟體設計156
9．4．1 系統整體結構156
9．4．2 系統軟體設計方法159
9．5 信息傳遞過程實例159
9．5．1 網路傳遞信息160
9．5．2 信號量傳遞信息163
9．5．3 信箱傳遞信息165
9．6 不確定問題的校正與補償處理167
9．6．1 間隙補償與打滑校正167
9．6．2 不確定振動的補償處理168
9．7 本章小結170
參考文獻170
第1章 非線性摩擦的基礎知識1
1．1 機械動力學中的非線性問題1
1．2 非線性摩擦問題1
1．2．1 摩擦的特性1
1．2．2 摩擦的危害2
1．2．3 如何消除摩擦影響3
1．3 非線性摩擦的建模3
1．3．1 摩擦的靜態模型3
1．3．2 摩擦的動態模型7
1．3．3 基於智慧型系統的摩擦模型13
1．3．4 基於數據驅動的摩擦模型13
1．4 非線性摩擦的補償方法15
1．4．1 基於傳統摩擦模型的補償方法15
1．4．2 非模型的補償方法17
1．4．3 智慧型系統的摩擦補償方法19
1．5 本章小結20
參考文獻21
第2章 非線性系統的模糊建模方法27
2．1 常用的建模方法27
2．2 模糊建模的基本理論基礎32
2．2．1 模糊集合及其表示法33
2．2．2 隸屬函式35
2．2．3 模糊規則和模糊推理36
2．2．4 常見的幾種模糊系統37
2．2．5 模糊系統的通用逼近性39
2．3 WM算法及需改進的問題39
2．3．1 WM算法的主要步驟40
2．3．2 MW算法需要改進的地方43
2．4 iWM算法及需改進的問題44
2．4．1 iWM算法的主要思想44
2．4．2 iWM算法需改進的問題45
2．5 一種新的DM算法建立模糊模型45
2．5．1 提取完備的模糊規則庫45
2．5．2 建立魯棒模糊模型48
2．5．3 WM和DM算法仿真對比48
2．5．4 iWM和DM算法仿真對比52
2．6 本章小結54
參考文獻54
第3章 摩擦模糊模型的規則提取與自適應控制補償57
3．1 現有摩擦模型的不足57
3．2 數據挖掘方法建立摩擦的靜態模糊模型58
3．2．1 摩擦實驗數據的採集58
3．2．2 摩擦模糊規則庫的提取59
3．2．3 建立摩擦的靜態模糊模型61
3．3 摩擦模糊模型的自適應機制62
3．4 仿真實驗64
3．4．1 系統參數選擇65
3．4．2 摩擦建模的模糊規則提取65
3．4．3 摩擦模糊模型的自適應控制補償66
3．4．4 仿真結果與分析67
3．5 本章小結69
參考文獻69
第4章 基於兩種狀態估計的摩擦控制補償對比71
4．1 問題描述71
4．2 機器人模型71
4．3 PD輸出反饋控制72
4．3．1 基於高增益觀測器的PD輸出反饋控制73
4．3．2 基於數字差分的PD輸出反饋控制73
4．3．3 兩種方法的仿真對比73
4．4 本章小結76
參考文獻76
第5章 基於模糊觀測器的多摩擦環節建模與控制補償77
5．1 問題描述77
5．2 模糊觀測器現狀77
5．3 數學模型79
5．4 多摩擦環節的模糊建模與狀態估計81
5．4．1 多摩擦環節的模糊建模81
5．4．2 狀態估計與誤差系統82
5．4．3 自適應模糊估計器83
5．4．4 有界性分析84
5．4．5 狀態估計的仿真86
5．5 魯棒自適應控制器設計90
5．5．1 控制器設計90
5．5．2 控制器仿真91
5．6 本章小結93
參考文獻93
第6章 非線性摩擦的雙調節模糊建模與魯棒自適應控制95
6．1 引言95
6．2 不確定機械動力系統95
6．2．1 問題描述95
6．2．2 摩擦模型與補償96
6．2．3 摩擦模型的辨識與自適應特性97
6．3 摩擦的模糊建模與魯棒控制98
6．3．1 摩擦的自適應模糊建模方法98
6．3．2 魯棒控制器設計99
6．4 魯棒性能指標分析100
6．5 數值結果102
6．5．1 傳統摩擦模型的自適應特性103
6．5．2 單參數調節摩擦模糊模型的自適應特性103
6．5．3 雙參數調節摩擦模糊模型的自適應特性108
6．6 本章小結111
參考文獻111
第7章 非線性摩擦誘發的自激振動與主動控制113
7．1 自激振動113
7．2 摩擦誘發的自激振動113
7．2．1 一個典型的數學模型113
7．2．2 摩擦自激振動解析解的爭議114
7．2．3 摩擦自激振動的數值分析116
7．3 摩擦自激振動的主動控制118
7．3．1 模糊神經網路建立摩擦模型118
7．3．2 摩擦自激振動的主動控制理論121
7．4 數值結果123
7．4．1 系統參數設定123
7．4．2 模糊神經網路補償器的初始化設定123
7．4．3 模糊神經網路補償器的自適應參數125
7．4．4 Coulomb摩擦誘發振動的主動控制125
7．4．5 Stribeck摩擦誘發振動的主動控制126
7．5 本章小結127
參考文獻127
第8章 機器手實驗系統與模糊控制補償設計實例129
8．1 引言129
8．2 機器手的控制系統結構129
8．2．1 機械子系統的構造129
8．2．2 上位機子系統130
8．2．3 下位機子系統132
8．2．4 電動機驅動子系統138
8．2．5 編碼器和電動機子系統139
8．3 機器人的控制方法140
8．3．1 PD基礎控制140
8．3．2 模糊補償控制141
8．3．3 模糊PD控制的實驗142
8．4 本章小結143
參考文獻143
第9章 多任務實時系統設計與控制補償及其套用144
9．1 嵌入式實時系統144
9．1．1 嵌入式系統144
9．1．2 嵌入式實時系統概念145
9．1．3 嵌入式實時系統的特點145
9．1．4 嵌入式實時系統的分類與調度146
9．1．5 常見的嵌入式實時作業系統147
9．2 實時多任務Linux作業系統148
9．2．1 Linux簡介148
9．2．2 嵌入式Linux簡介149
9．2．3 嵌入式實時系統RTLinux簡介150
9．2．4 嵌入式實時系統RTAILinux簡介151
9．3 系統的硬體設計153
9．3．1 PET/CT簡介153
9．3．2 PET機電控制系統154
9．4 系統的軟體設計156
9．4．1 系統整體結構156
9．4．2 系統軟體設計方法159
9．5 信息傳遞過程實例159
9．5．1 網路傳遞信息160
9．5．2 信號量傳遞信息163
9．5．3 信箱傳遞信息165
9．6 不確定問題的校正與補償處理167
9．6．1 間隙補償與打滑校正167
9．6．2 不確定振動的補償處理168
9．7 本章小結170
參考文獻170
