导读:本文包含了非线性欠驱动系统论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:工业机器人,驱动系统,故障诊断,非线性输出频率响应函数
非线性欠驱动系统论文文献综述
陈乐瑞,曹建福,王晓琪[1]（2019）在《工业机器人驱动系统非线性频谱故障诊断方法》一文中研究指出针对广义频率响应函数(GFRF)在故障诊断中存在计算量大、无法满足系统对诊断实时性要求的问题,提出基于非线性输出频率响应函数(NOFRF)的工业机器人驱动系统故障诊断方法。该方法构建系统一维频谱函数的辨识模型,将系统的输出频谱与估计频谱进行比较求出残差,根据残差大小改变辨识步长迭代出前4阶频谱;对获取到的4阶频谱进行逐阶采样,每阶频谱采集10个数值,共40个频谱构成40维特征矢量,将其作为系统的故障特征输入核主成分分析方法(KPCA)进行压缩,通过计算主元累计贡献率将高维数据压缩至3维,降低变量之间的非线性度;构造SVM分类器,将KPCA方法生成的低维数据中60%的数据作为训练集对分类器进行训练,将40%的数据作为测试集进行故障识别。实验结果表明,在相同的数据提取任务下,与基于GFRF的方法相比,所提方法节约时间854%,可以准确、快速地提取系统故障特征,进一步验证了该方法在工业机器人驱动系统故障诊断应用上的可靠性。(本文来源于《西安交通大学学报》期刊2019年04期）
陈声亮[2]（2019）在《上叁角欠驱动非线性系统的控制研究》一文中研究指出上叁角欠驱动非线性系统,也称前馈欠驱动非线性系统,它广泛存在于机器人、建筑、交通运输、航空航天等各个领域。欠驱动非线性系统是一类控制输入的数量少于系统自由度的机械系统,根据其状态方程形式的不同,可以分为前馈规范型、反馈规范型和非叁角规范型。本文首先使用拉格朗日方法对于非线性系统进行动力学建模,根据动力学的特征,机械系统可以分为常见的几种类型,包括全驱动机械系统、欠驱动机械系统、平滑机械系统和非完整机械系统。其中,重点讨论了欠驱动机械系统的模型特征,并利用拉格朗日方程对一些典型的前馈欠驱动非线性系统,包括车摆系统、顺摆系统等进行动力学建模,并通过坐标转换将其整理为前馈规范型。嵌套饱和控制思想是针对前馈非线性级联系统的经典稳定控制思想,它与前馈系统的系统结构特征巧妙地结合了起来。基于嵌套饱和思想衍生出了很多针对前馈系统的控制方案,绝大多数的控制方案需要依赖于一定的先验条件,如要求非线性系统已知,或系统状态有一定的边界条件,或系统可以被线性化,或系统某些状态需要满足一定的增长速率。本文基于传统的嵌套饱和控制方法,引入动态饱和度因子,设计其在线逻辑切换思想,讨论了在无先验条件的情况下,前馈欠驱动系统的稳定性控制问题,并给出了数学分析。最后,基于所设计的控制方案和固高科技的硬件设备,针对车摆系统和顺摆系统,进行了仿真验证以及实物实验的研究,探讨了本文提出的控制器所具备的特点以及不足。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-01-16）
丁灿[3]（2018）在《基于非线性干扰观测器的欠驱动系统跟踪控制》一文中研究指出欠驱动系统是指系统独立控制输入小于自由度的系统,是控制领域和实际应用领域很常见的系统。小车倒立摆作为一类典型的欠驱动系统,具有重要的理论研究价值,从中产生的控制技术能应用于很多工业领域。两轮小车倒立摆是一种具有不稳定、非完整特性的复杂非线性欠驱动系统,已成为理想的控制理论和控制方法研究的实验平台。同时由于其能在狭小或相对危险的地方作业,因此具有重要的应用价值。本文考虑到实际系统的模型不是完全精确已知和系统存在参数扰动和外部扰动的问题,对上述两类系统的跟踪控制展开研究,主要的研究工作如下:1)小车倒立摆系统的轨迹跟踪控制针对小车倒立摆的跟踪控制问题提出了一种基于非线性干扰观测器的控制策略,首先给出了一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题。然后引入一种基于跟踪微分器的非线性干扰观测器(NOD)对系统未知模型和扰动进行补偿,使控制器的设计不需要知道系统的结构和参数。通过对系统的内部动态和外部动态的分析,证明了闭环系统的输出收敛于原点,跟踪误差信号一致最终有界。最后将该方法应用于小车倒立摆模型,仿真结果证明了方法的有效性。2)两轮小车倒立摆的轨迹跟踪控制针对两轮小车倒立摆的跟踪控制问题提出了一种基于非线性干扰观测器的分层滑模控制策略。首先将非完整系统分成速度内环系统和姿态外环系统,再分别进行控制器的设计。内环系统又分为转向全驱动系统和水平欠驱动系统。全驱动系统设计滑模控制器实现了转向速度的跟踪,并利用NDO来处理系统的扰动项,欠驱动系统设计了分层滑模控制器,实现了小车水平速度的跟踪并且保持小车竖立,同样利用NDO来处理系统的扰动项。分别对两个内环系统都做了仿真研究,证明了控制器具有良好的抗扰能力。然后内环控制器与外环姿态控制器结合控制,实现小车跟踪任意轨迹且保持竖直的目标。每部分控制器的设计都用Lyapunov方法证明了闭环系统的稳定性,最后通过matlab仿真证明了控制系统的有效性。(本文来源于《湘潭大学》期刊2018-06-06）
李建立[4]（2018）在《永磁同步电机驱动系统的非线性协调控制研究》一文中研究指出永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)凭借着结构简单、制造成本低以及性能好等优点逐渐成为工农业生产的重要选择,应用范围正逐步扩大,与之相应的控制策略也得到了极大发展。基于PMSM非线性的本质,本文以信号和能量为切入点,将PMSM看作是非线性的信号和能量变换装置,分别设计信号控制器与能量控制器,并利用两者的协同作用实现了对PMSM驱动系统的非线性协调控制,兼顾了两类控制方法的优点,达到了高性能控制的要求。首先,简要介绍了与永磁同步电机相关的控制策略的发展现状,并分别从信号和能量的角度对这些控制策略进行了对比,阐述了两类方法的优缺点。进而,讨论了研究PMSM驱动系统非线性协调控制的重要性和必要性。其次,介绍了永磁同步电机的一般数学模型。更进一步地,为了更精确地实现对PMSM能量损耗的优化控制,计及了铁损电阻的影响并建立了相关的数学模型。然后,利用反步滑模和哈密顿系统对PMSM驱动系统进行了非线性协调控制研究。其中,信号控制器由反步法和滑模进行设计,以实现对给定转速信号的快速跟踪;利用最小损耗原理求出系统稳态时期望的平衡点后,由端口受控哈密顿(Port-Controlled Hamiltonian System,PCH)控制方法设计了能量控制器,以实现良好的稳态性能以及能量损耗的最小化。为了充分结合信号控制器与能量控制器的优点,设计了协调函数将二者有机结合,实现非线性协调控制。并且考虑到实际控制系统中负载转矩通常是未知的且伴随着负载扰动的影响,引入了负载转矩观测器。最后,为了更全面地计算永磁同步电机内部的损耗,在考虑铁损的PMSM数学模型基础上,对非线性协调控制展开了更深入的研究。其中,为了加快系统的动态响应,信号控制器由反步法设计;从能量的角度出发,求得期望的平衡点后,利用无源控制中的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型设计了能量控制器,以降低系统稳态运行时的能量损耗。并且改进了协调函数,使得对永磁同步电机进行协调控制时,在保证稳态能量损耗最低的情况下能够实现更快的动态转速跟踪。综上所述,为了使永磁同步电机同时获得优秀的动态性能、稳态性能以及损耗的最小化,本文结合传统的信号控制与能量控制,取长补短,提出了基于信号和能量的永磁同步电机非线性协调控制研究方案。信号控制要求响应快,主要采用反步法、滑模控制等方法设计;能量控制以损耗最小化为目的,利用端口受控哈密顿以及欧拉-拉格朗日方程设计控制器。仿真实验结果表明了所提出的协调控制策略的有效性,为实现永磁同步电机驱动系统良好的动稳态性能提供了一种新的解决方案。(本文来源于《青岛大学》期刊2018-05-13）
刘森[5]（2018）在《谐波驱动系统非线性控制研究》一文中研究指出由于谐波驱动系统具有结构紧凑、传动稳定和精度高等优良性能,被广泛应用于航天事业以及工业领域。但谐波驱动系统属于柔性系统,内部存在着运动误差、迟滞、摩擦等非线性动力学问题,严重地影响了谐波驱动系统在应用过程中的传动性能。研究谐波驱动系统的动力学特性,提出有效的控制策略实现对这些非线性动力学问题的高精度补偿,具有一定的理论研究意义及工程应用价值。本文首先基于反演法实现了忽略柔性的谐波驱动系统运动误差补偿,该方法基于Lyapunov函数反推的设计思路保证了系统跟踪误差的稳定性,相比PID控制拥有较高的控制精度。为了进一步减小稳态误差,采用状态扩张的方法推导了积分反演法的设计思路。设计了自适应积分反演控制器以应对模型参数未知的情况。其次,忽略柔性只能简化模型但不符合实际情况,本文提出了一种适用于迟滞非线性高阶系统的自适应积分反演滑模控制策略。迟滞现象被视作一类有界干扰,利用滑模控制抗干扰性好的优点加以控制,通过自适应律估计干扰上界,实现了谐波驱动系统的迟滞补偿。反演法基于Lyapunov函数的结构化设计思路,保证了这一类柔性耦合复杂系统的渐进稳定性。为了减弱滑模控制引入的抖振现象,以及反演法在高阶系统中应用带来的“计算膨胀”问题,进一步设计了自适应积分反演准滑模动态面控制器。再次,针对考虑模型参数不确定性和摩擦的谐波驱动系统,提出了一种自适应摩擦补偿方法。系统中的摩擦通过LuGre模型描述,基于非线性状态观测器进行估计并补偿,自适应控制用于解决动力学模型及摩擦模型参数不确定性问题,自适应律的设计通过稳定性分析给出,引入一阶滤波器来解决反演法带来的“计算膨胀”问题,设计了一种基于状态观测器的自适应积分反演动态面控制器。仿真结果验证了基于LuGre模型的摩擦补偿方法的有效性,自适应参数估计能解决积分反演方法易受参数不确定性影响的问题,所提方法拥有很好的跟踪性能。最后,研究了同时存在外界干扰、输入受限、非线性摩擦和建模误差等多种非线性传动问题的谐波驱动机械手高精度控制策略,设计了带有修正LuGre摩擦补偿器的自适应神经网络积分反演滑模控制器。应用滑模控制补偿复合外界干扰,通过基于修正LuGre模型的非线性状态观测器估计并补偿摩擦。双曲正切饱和函数将控制输入限定在规定范围之内,采用径向基神经网络估计超出饱和范围的部分,引入鲁棒项以消除神经网络的逼近误差,从而解决了输入受限问题。仿真结果说明所提控制算法能有效补偿系统摩擦且具有较强的鲁棒性和抗饱和能力。(本文来源于《厦门大学》期刊2018-05-01）
徐同旭,黄丹平,于少东,郭康,候山山[6]（2017）在《积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进》一文中研究指出稳定振动的流量管保证着科氏流量计流量测量的准确性,而维持流量管振动的关键是流量计驱动系统。针对科氏流量计模拟驱动电路起振速度慢、受随机干扰影响振动不稳定问题,研发基于积分滤波非线性拟合法改进驱动系统。改进驱动系统采用积分滤波方法削弱传感器信号中随机干扰,应用非线性拟合法对积分信号进行频率估计,然后合成驱动信号驱动流量管振动。改进驱动系统中积分滤波可以有效抑制随机干扰,非线性拟合法考虑信号整体不受个别采样信号影响,提高频率测量精度与增强振动稳定性。仿真实验表明,基于积分滤波的非线性拟合法具有较高的频率测量精度,适用于流量计起振频率估计与振动频率监测。实际改进驱动系统测试表明,改进驱动系统提高了流量计起振速度,增强振动稳定性。(本文来源于《四川理工学院学报(自然科学版)》期刊2017年06期）
黄辉先,丁灿,刘嘉婷[7]（2019）在《基于非线性干扰观测器的一类欠驱动系统跟踪控制》一文中研究指出针对一类欠驱动系统的跟踪控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的控制策略.首先给出一种基于跟踪误差的输出函数,通过等式变形和Butterworth低通滤波器解决未知控制方向问题;其次,引入一种新型非线性干扰观测器,对系统未知模型进行补偿,使控制器的设计无需知道系统的结构和参数;再次,通过对系统的内部动态和外部动态的分析,证明闭环系统的输出收敛于原点,跟踪误差信号一致最终有界;最后,将该方法应用于小车倒立摆模型,仿真结果表明了所提出方法的有效性.(本文来源于《控制与决策》期刊2019年03期）
李静,韩佐悦,杨威,邢国成,周瑜[8]（2018）在《基于非线性模型的磁流变半主动悬架驱动系统》一文中研究指出针对当前磁流变减振器电气模型不能很好地拟合减振器响应特性的问题,提出了基于自研磁流变减振器特性的非线性二级线圈电路模型,并基于减振器方波响应测试结果,采用遗传算法进行参数辨识。在此基础上,通过对电路及减振器传递函数的分析,提出了由单片机控制的可变结构驱动器方案,并设计了自抗扰控制器。通过硬件在环试验证明:相比PID控制的BUCK电路,本文设计的驱动器及控制器可以很好地提高磁流变减振器的响应速度。(本文来源于《吉林大学学报(工学版)》期刊2018年03期）
刘剑[9]（2017）在《欠驱动非线性系统控制问题的研究》一文中研究指出欠驱动系统指的是驱动维数少于自由度维数的系统,区别于二者相等的全驱动系统。在控制理论中,二者均是控制系统的重要分类。欠驱动系统具有许多诸如节省能源、节约成本和提高自由度等优点,同时有些特定的工作环境下工作或者有特定功能的机械装置本身就需要使用欠驱动结构,而且在某些全驱动机构发生故障的之后,全驱动系统也可能变为欠驱动系统,所以欠驱动系统的应用越来越广泛,研究成果也越来越多。但是由于其欠驱动的特性,在控制中的难度相对较大,在控制过程中,既要让全驱动部分得到控制,又要让欠驱动部分能够一直保持平衡,这为控制器的设计增加了难度。因而,在这方面的研究和关注一直很多。为了拓展欠驱动系统的研究成果,针对欠驱动系统开发更多控制方法,本文对欠驱动系统进行了研究,主要研究了两种控制方法:第一种方法是单神经元PID反馈补偿控制结构。该方法属于智能控制的范围,选取了单神经元PID作为主体控制器,加入了单神经元PID辨识器,二者分工协作,由单神经元PID辨识器根据实施情况进行在线学习,将每一个周期学习得到的参数传递给单神经元PID控制器,单神经元PID控制器采用该参数作为权值,运用到内部算法之中。由此,既保证了智能控制的优点,又可以避免离线学习。此外,在整个控制结构之中,加入了传统的PID控制结构。PID控制器和单神经元PID控制器处在并行的结构,在控制的初期,单神经元PID结构需要时间进行学习,而此时单神经元的参数是不适用于系统的,此时主要以PID控制器为主要控制结构,有效地避免了人工神经网络控制前期的紊乱。同时,在系统受到干扰的时候,该结构也可以增加系统整体的抵抗性,增加鲁棒性。并且使用MATLAB的Simulink模块进行仿真,使用该方法对一个欠驱动系统进行控制,和其他控制方法进行仿真比较,对比各方法的结果,分析优越性。第二种方法是直接参数反馈线性化方法。该方法运用了在处理非线性系统时常用的反馈线性化方法,通过构造控制器,将输出信号通过一定改动反馈回系统之中,将原系统中的非线性成分抵消掉,从而使得系统从非线性转换为线性,从而降低控制难度,可以使用线性控制的相关理论进行控制,从而控制欠驱动系统。二阶动力学系统是常见的系统结构,时常应用于各类机械系统之中。本方法针对一类二阶非线性欠驱动系统进行研究,使用了直接参数化方法,使得得到的算法能够直接针对原系统参数矩阵进行操作,降低了系统维数,减少了运算量,增加了数值稳定性。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2017-06-01）
宋晓阳[10]（2017）在《异步电机四象限驱动系统的非线性控制》一文中研究指出基于背靠背(Back-to-Back)变流器的新型异步电机(Induction Motor,IM)驱动系统因具有能够实现能量双向流动、电机四象限运行、直流母线电压可控等诸多优势而在工业传动领域得到了广泛的应用。但由于Back-to-Back变流器与IM组成的四象限交流传动系统具有多变量、强耦合、参数时变等特性,使得传统的PID控制很难获得良好的控制性能。为了提高系统的性能,本文基于矢量控制、自适应控制、滑模控制、端口受控哈密顿(PCH)系统理论以及反步法等理论,求取了IM四象限驱动系统的滑模与PCH复合控制器以及反步自适应控制器,并通过将它们的仿真结果与传统矢量控制仿真结果做对比,分析了它们的控制性能。第一,介绍了课题的研究目的和意义。阐述了IM四象限驱动系统的国内外研究情况,着重探讨了系统的主电路、控制电路以及控制策略的研究状况。第二,介绍了Back-to-Back变流器以及电机四象限驱动的原理。建立了Back-to-Back以及IM的数学模型。第叁,研究了IM四象限驱动系统的矢量控制。此部分以矢量控制理论为基础,求取了系统的矢量控制器。仿真结果显示,虽然传统的矢量控制能够基本满足异步电机四象限驱动系统的控制要求,但是,在保证直流母线电压稳定、电机速度精确跟踪方面存在缺陷。第四,研究了IM四象限驱动系统的滑模与哈密顿复合控制。为改善IM四象限驱动系统的性能,将滑模与PCH理论相结合,求取了系统的滑模与PCH复合控制器。仿真结果表明,异步电机四象限驱动系统的滑模与PCH复合控制可实现电机四象限运行、直流母线电压可控且稳定等控制目标。第五,研究了IM四象限驱动系统的反步自适应控制,针对系统的多变量、参数时变、电机运行状态切换频繁等特点,将自适应控制与反步法相结合,求取了IM四象限驱动系统的反步自适应控制器。仿真结果表明,本章设计的四象限IM速度伺服系统能够很好的满足系统的控制要求。综上所述,本文以基于Back-to-Back变流器的IM四象限驱动系统为控制对象,将滑模与PCH理论相结合,研究了IM四象限运行以及能量双向流动的问题,求取了系统的滑模与PCH控制器,实现了能量双向流动、IM四象限运行、直流母线电压稳定以及网侧单位功率因数等控制目标。另外,针对IM四象限驱动系统的自身参数、负载以及电机运行状态时变的特性,将自适应理论与反步法相结合,求取了系统的反步自适应控制器,提高了系统的稳态和动态性能。(本文来源于《青岛大学》期刊2017-05-19）
非线性欠驱动系统论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
上叁角欠驱动非线性系统,也称前馈欠驱动非线性系统,它广泛存在于机器人、建筑、交通运输、航空航天等各个领域。欠驱动非线性系统是一类控制输入的数量少于系统自由度的机械系统,根据其状态方程形式的不同,可以分为前馈规范型、反馈规范型和非叁角规范型。本文首先使用拉格朗日方法对于非线性系统进行动力学建模,根据动力学的特征,机械系统可以分为常见的几种类型,包括全驱动机械系统、欠驱动机械系统、平滑机械系统和非完整机械系统。其中,重点讨论了欠驱动机械系统的模型特征,并利用拉格朗日方程对一些典型的前馈欠驱动非线性系统,包括车摆系统、顺摆系统等进行动力学建模,并通过坐标转换将其整理为前馈规范型。嵌套饱和控制思想是针对前馈非线性级联系统的经典稳定控制思想,它与前馈系统的系统结构特征巧妙地结合了起来。基于嵌套饱和思想衍生出了很多针对前馈系统的控制方案,绝大多数的控制方案需要依赖于一定的先验条件,如要求非线性系统已知,或系统状态有一定的边界条件,或系统可以被线性化,或系统某些状态需要满足一定的增长速率。本文基于传统的嵌套饱和控制方法,引入动态饱和度因子,设计其在线逻辑切换思想,讨论了在无先验条件的情况下,前馈欠驱动系统的稳定性控制问题,并给出了数学分析。最后,基于所设计的控制方案和固高科技的硬件设备,针对车摆系统和顺摆系统,进行了仿真验证以及实物实验的研究,探讨了本文提出的控制器所具备的特点以及不足。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
非线性欠驱动系统论文参考文献
[1].陈乐瑞,曹建福,王晓琪.工业机器人驱动系统非线性频谱故障诊断方法[J].西安交通大学学报.2019
[2].陈声亮.上叁角欠驱动非线性系统的控制研究[D].浙江大学.2019
[3].丁灿.基于非线性干扰观测器的欠驱动系统跟踪控制[D].湘潭大学.2018
[4].李建立.永磁同步电机驱动系统的非线性协调控制研究[D].青岛大学.2018
[5].刘森.谐波驱动系统非线性控制研究[D].厦门大学.2018
[6].徐同旭,黄丹平,于少东,郭康,候山山.积分滤波非线性拟合科氏流量计驱动系统改进[J].四川理工学院学报(自然科学版).2017
[7].黄辉先,丁灿,刘嘉婷.基于非线性干扰观测器的一类欠驱动系统跟踪控制[J].控制与决策.2019
[8].李静,韩佐悦,杨威,邢国成,周瑜.基于非线性模型的磁流变半主动悬架驱动系统[J].吉林大学学报(工学版).2018
[9].刘剑.欠驱动非线性系统控制问题的研究[D].哈尔滨工业大学.2017
[10].宋晓阳.异步电机四象限驱动系统的非线性控制[D].青岛大学.2017
标签：工业机器人; 驱动系统; 故障诊断; 非线性输出频率响应函数;