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重载大惯性液压驱动系统的神经网络近似内模控制

作　者: 刘振
导　师: 邓华
学　校: 中南大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 液压驱动系统模型不确定性神经网络近似内模控制摩擦补偿交叉耦合控制
分类号: TP183
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 88次
引　用: 2次
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内容摘要

液压驱动系统由于具有强非线性,参数不确定性等特点而很难对其进行精确运行控制,其中主要的难点是建立系统的精确数学模型。本文以250T锻造操作机夹钳旋转机构液压驱动系统为对象,研究了神经网络近似内模控制在重载大惯性液压驱动系统控制中的应用。采用神经网络非线性辨识的方法对重载大惯性液压驱动系统进行辨识,建立了系统的神经网络模型,避免复杂非线性不确定性液压系统难以建立精确数学解析模型的问题。考虑系统的强非线性,模型不确定性和工作点的变化,将神经网络近似内模控制应用于重载大惯性液压驱动系统。该控制器中,系统的神经网络逆控制器可以直接由辨识得到的系统神经网络模型导出,不需要训练第二个神经网络。仿真结果表明,与PID控制器相比,神经网络近似内模控制器能较好地抑制系统模型不确定性和工作点变化的影响。考虑液压马达内部动态摩擦特性对液压驱动系统动态性能的影响,研究了基于LuGre模型的重载大惯性液压驱动系统的摩擦补偿控制,其中LuGre模型中的各参数通过转速——摩擦力矩实验辨识估计得到。由于重载情况下可能需要多马达共同驱动并且存在同步误差,分别研究了基于速度反馈和压差反馈的交叉耦合同步误差补偿控制,仿真结果表明,基于压差反馈的交叉耦合同步误差补偿控制不仅能实现马达输出转速的同步,同时也能使马达输出口压力值保持一致,实现负载均衡。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 课题研究背景  9-10
  1.2 锻造操作机及夹钳旋转机构液压驱动系统  10-12
  1.3 国内外相关领域研究介绍  12-17
    1.3.1 液压驱动系统控制技术介绍  12-16
    1.3.2 神经网络内模控制研究介绍  16-17
  1.4 本课题的研究目的和意义  17-18
  1.5 论文的主要工作  18-20
第二章重载大惯性液压驱动系统及数学模型  20-29
  2.1 夹钳旋转机构液压驱动系统  20-22
    2.1.1 重载夹持装置驱动系统概述  20
    2.1.2 夹钳旋转机构液压驱动系统结构  20-22
  2.2 夹钳旋转机构液压驱动系统参数  22-24
  2.3 单马达液压驱动系统数学模型  24-27
    2.3.1 插装式比例节流阀模型  24-26
    2.3.2 液压马达流量方程  26
    2.3.3 液压马达动力学方程  26-27
  2.4 双液压马达驱动系统数学模型  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章基于神经网络的重载夹持装置液压驱动系统辨识  29-42
  3.1 神经网络理论基础  29-32
    3.1.1 单神经元结构  29-30
    3.1.2 BP神经网络  30-31
    3.1.3 Levenberg-Marquart算法  31-32
  3.2 基于神经网络的重载夹持机构液压驱动系统辨识  32-35
    3.2.1 系统输入输出模型  32-33
    3.2.2 基于神经网络的液压驱动系统辨识  33-35
  3.3 仿真研究  35-41
    3.3.1 系统神经网络辨识  35-38
    3.3.2 辨识所得神经网络模型验证  38-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章重载夹持装置液压驱动系统的近似神经网络内模控制  42-54
  4.1 引言  42
  4.2 神经网络内模控制器原理  42-44
  4.3 重载大惯性夹持装置液压驱动系统的神经网络近似内模控制  44-48
    4.3.1 神经网络近似模型  44-46
    4.3.2 基于神经网络近似模型的神经网络逆控制器  46-47
    4.3.3 神经网络近似内模控制器  47-48
  4.4 仿真研究  48-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章 LuGre摩擦模型参数的实验估计及摩擦补偿控制  54-67
  5.1 引言  54-55
  5.2 LuGre摩擦模型  55-56
  5.3 LuGre模型参数估计实验  56-61
    5.3.1 实验原理  56-57
    5.3.2 实验装置与实验方案  57-58
    5.3.3 测量结果  58-61
  5.4 基于转速-力矩实验的LuGre模型的参数估计  61-64
    5.4.1 功率液压回收实验台静态参数的辨识  61
    5.4.2 夹钳旋转机构液压驱动系统静态摩擦参数的推导  61-63
    5.4.3 夹钳旋转机构液压驱动系统动态参数的推导  63-64
  5.5 重载大惯性液压驱动系统摩擦补偿控制研究  64-66
  5.6 本章小结  66-67
第六章重载夹持装置双液压马达驱动系统同步控制研究  67-78
  6.1 引言  67
  6.2 基于交叉耦合技术的双液压马达驱动系统同步误差补偿控制  67-74
    6.2.1 双液压马达驱动系统交叉耦合同步误差补偿控制原理  67-70
    6.2.2 仿真研究  70-74
  6.3 基于压差反馈补偿的双液压马达驱动系统同步控制研究  74-77
    6.3.1 基于压差反馈补偿的双液压马达驱动系统同步控制原理  74-75
    6.3.2 仿真研究  75-77
  6.4 本章小结  77-78
第七章全文总结与展望  78-80
  7.1 全文总结  78
  7.2 工作展望  78-80
参考文献  80-92
致谢  92-93
攻读硕士学位期间的主要研究成果  93

重载大惯性液压驱动系统的神经网络近似内模控制

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