《人工肌肉與仿生驅動技術》是2019年09月01日科學出版社出版的圖書，作者是郝麗娜。
基本介紹
- 書名：人工肌肉與仿生驅動技術
- 作者：郝麗娜
- ISBN：9787030560568
- 頁數：246
- 定價：128.00元
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2019年09月01日
- 裝幀：平裝
- 開本：B5
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書是作者科研團隊十餘年來從事“人工肌肉驅動、建模、控制及套用技術”科研工作的總結。本書圍繞人工肌肉與仿生驅動器展開研究，重點對離子聚合金屬複合物、形狀記憶合金、氣動人工肌肉和壓電陶瓷等人工肌肉的驅動、建模、控制及其在相關領域套用實例展開深入的討論，並對人工肌肉仿生驅動器的潛在套用前景做出分析與解讀，為讀者在機器人、生物醫學設備和工業自動化等領域使用人工肌肉與仿生驅動技術並解決實際工程問題提供參考和借鑑。
圖書目錄
前言
第1章 人工肌肉與仿生驅動器概述 1
1.1 典型人工肌肉材料簡介 1
1.1.1 電活性聚合物簡介 1
1.1.2 形狀記憶合金簡介 5
1.1.3 氣動人工肌肉簡介 6
1.1.4 壓電陶瓷簡介 8
1.2 典型人工肌肉的套用研究現狀 12
1.2.1 IPMC的套用研究現狀 12
1.2.2 SMA的套用研究現狀 17
1.2.3 PAM的套用研究現狀 20
1.2.4 PZT的套用研究現狀 24
1.3 典型人工肌肉套用中面臨的問題 28
1.3.1 IPMC套用中面臨的問題 28
1.3.2 SMA套用中面臨的問題 29
1.3.3 PAM套用中面臨的問題 30
1.3.4 PZT套用中面臨的問題 31
參考文獻 32
第2章 人工肌肉非線性建模方法概述 36
2.1 人工肌肉建模基礎 36
2.1.1 非線性系統建模概述 36
2.1.2 人工肌肉系統建模方法概述 38
2.2 系統參數辨識方法 41
2.2.1 最小二乘法 41
2.2.2 粒子群最佳化算法 45
2.3 遲滯建模 47
2.3.1 Play運算元和改進Play運算元 47
2.3.2 EUPI遲滯模型及逆模型 49
2.4 蠕變建模 52
2.4.1 蠕變模型 52
2.4.2 蠕變逆模型 53
參考文獻 54
第3章 IPMC製備和IPMC驅動器建模、控制技術與套用 55
3.1 IPMC製備技術 55
3.1.1 基於Nafion117膜的IPMC製備方法 55
3.1.2 熱壓法製備厚Nafion膜 57
3.1.3 溶液鑄膜法製備MWCNTs-Nafion膜 58
3.2 IPMC驅動器機械輸出特性測試 59
3.2.1 IPMC驅動器動態性能測試 59
3.2.2 IPMC驅動器蠕變遲滯性能測試 61
3.3 IPMC驅動器建模 65
3.3.1 IPMC驅動器白箱模型 65
3.3.2 IPMC驅動器灰箱模型 66
3.3.3 IPMC驅動器黑箱模型 67
3.4 IPMC驅動器離散自適應類滑模控制系統設計 68
3.4.1 遲滯蠕變逆補償器設計及穩定性分析 68
3.4.2 自適應逆補償器設計及實驗驗證 70
3.4.3 離散自適應類滑模控制系統設計及實驗驗證 71
3.5 IPMC驅動器自抗擾控制器設計 78
3.5.1 ADRC結構及算法簡介 78
3.5.2 控制模型分析 80
3.5.3 實驗驗證 81
3.6 IPMC驅動器的套用 83
3.6.1 IPMC驅動器的驅動系統通用組件 83
3.6.2 IPMC驅動器機器魚系統 84
3.6.3 IPMC驅動器一體化手爪 86
參考文獻 88
第4章 SMA驅動器建模、控制技術與套用 90
4.1 SMA材料特性 90
4.2 SMA驅動器建模基礎 91
4.2.1 SMA驅動器本構模型 91
4.2.2 SMA驅動器熱學模型 94
4.2.3 SMA驅動器相變模型 95
4.3 單自由度SMA驅動旋轉關節運動學建模及仿真 96
4.4 單自由度SMA驅動旋轉關節輸出特性測試系統 99
4.4.1 實驗平台搭建 99
4.4.2 基於LabVIEW的數據採集系統搭建 100
4.4.3 基於LabVIEW的數據採集系統設計 101
4.4.4 實驗結果分析 105
4.5 SMA驅動器電阻特性測試系統 107
4.6 SMA直線驅動器 115
4.7 SMA驅動器套用與控制 116
4.7.1 SMA驅動的仿人腕關節 116
4.7.2 仿人腕關節控制系統設計 119
參考文獻 126
第5章 McKibben人工肌肉建模、控制技術與套用 128
5.1 McKibben人工肌肉的靜力學建模 128
5.2 基於EUPI模型的McKibben人工肌肉遲滯建模 131
5.3 McKibben人工肌肉控制系統設計及分析驗證 133
5.3.1 McKibben人工肌肉控制系統設計 133
5.3.2 McKibben人工肌肉控制系統仿真分析 134
5.3.3 McKibben人工肌肉控制系統實驗驗證 136
5.4 McKibben人工肌肉控制器設計 138
5.4.1 參數自調節無模型自適應控制器設計 138
5.4.2 無模型自適應滑模控制器設計 143
5.5 McKibben人工肌肉的套用 148
5.5.1 仿生肘關節 148
5.5.2 軟體氣動手臂 156
5.5.3 穿戴式助力手臂 165
參考文獻 173
第6章 PZT驅動器的建模、控制技術與套用 174
6.1 PZT驅動器特性概述 174
6.2 PZT驅動器性能測試及建模 175
6.2.1 PZT驅動器特性測試系統 175
6.2.2 PZT驅動器性能測試及分析 178
6.2.3 PZT驅動器遲滯建模和蠕變建模 187
6.3 PZT驅動器補償器設計 190
6.3.1 PZT驅動器蠕變模型的逆補償器設計 191
6.3.2 基於EUPI模型的PZT驅動器遲滯補償器設計 192
6.4 PZT驅動器的控制器設計 195
6.4.1 基於PID的前饋補償控制器設計 195
6.4.2 魯棒d-EUPI-IM補償控制器設計 196
6.5 PZT驅動器的套用 202
6.5.1 微操作運動平台結構設計 202
6.5.2 微操作運動平台驅動控制系統搭建與實驗驗證 202
參考文獻 207
第7章 複合人工肌肉概述 208
7.1 SMA-魚線人工肌肉製備 208
7.2 SMA-魚線人工肌肉特性概述 209
7.2.1 SMA-魚線人工肌肉機械輸出特性測試系統 210
7.2.2 SMA-魚線人工肌肉性能測試分析 212
7.3 SMA-魚線人工肌肉建模 214
7.3.1 SMA-魚線人工肌肉輸出特性遲滯建模 214
7.3.2 SMA-魚線人工肌肉焦耳熱模型 219
7.4 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制方法 221
7.4.1 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償複合PID控制器設計 221
7.4.2 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制仿真實驗 222
7.4.3 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制實驗 223
附錄 MATLAB程式 225
附錄1 IPMC的蠕變模型辨識程式 225
附錄2 SMA仿人腕關節BPNN-PID控制程式 226
附錄3 PAM的EUPI辨識程式 229
附錄4 PSA-MFAC程式 231
附錄5 MFASMC程式 232
附錄6 PZT的PI模型辨識程式 235
附錄7 PZT的改進PI模型辨識程式 236
附錄8 PZT的EUPI及其逆模型程式 237
附錄9 SMA-魚線的EUPI遲滯模型程式 244
索引 247
