本文關(guān)鍵詞：高溫電磁超聲換能器諧振頻率的自適應(yīng)跟蹤控制研究

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【摘要】：本文針對(duì)電磁超聲換能器(EMAT)在高溫環(huán)境下諧振頻率發(fā)生變化導(dǎo)致的換能效率降低的問題進(jìn)行了深入研究。在高溫環(huán)境下,EMAT的內(nèi)部參數(shù)會(huì)隨著溫度、提離等參數(shù)的變化而變化,因而導(dǎo)致了固有諧振頻率的漂移。為了可以在線檢測(cè)高溫連鑄坯的厚度,需要實(shí)時(shí)對(duì)EMAT的諧振頻率進(jìn)行跟蹤,以提高換能器的效率,從而產(chǎn)生高質(zhì)量的超聲波信號(hào)。首先,一方面對(duì)初始環(huán)境溫度下的EMAT進(jìn)行阻抗匹配,目的是使得EMAT系統(tǒng)的初始頻率達(dá)到超聲無損檢測(cè)的要求,并使其發(fā)生諧振時(shí)內(nèi)部電流達(dá)到最大,從而達(dá)到最佳諧振特性。另一方面,針對(duì)匹配后的EMAT線圈進(jìn)行動(dòng)力學(xué)建模。其次,當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí),EMAT系統(tǒng)諧振頻率發(fā)生變化,此時(shí)我們采用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略對(duì)系統(tǒng)的諧振頻率進(jìn)行跟蹤,使得EMAT系統(tǒng)達(dá)到諧振。雖然系統(tǒng)最終可以跟蹤諧振頻率,但其運(yùn)行過程中的動(dòng)態(tài)性能無法得到保證,為此我們提出一種新的設(shè)計(jì)方案,利用暫態(tài)性能指標(biāo)轉(zhuǎn)換機(jī)制,將原受暫態(tài)性能指標(biāo)約束的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為不受約束的新系統(tǒng),通過李雅普諾夫定理證明新系統(tǒng)的穩(wěn)定,從而間接證明EMAT系統(tǒng)能夠跟蹤諧振頻率且系統(tǒng)的暫態(tài)性能也可得到保證,也就是說系統(tǒng)的跟蹤誤差可以收斂到預(yù)先設(shè)定的一個(gè)任意小的殘差集合內(nèi),且收斂速率不低于預(yù)先設(shè)定的某個(gè)值,超調(diào)量及穩(wěn)態(tài)誤差不高于指定值。最后,設(shè)計(jì)EMAT系統(tǒng)的激勵(lì)電源并對(duì)其內(nèi)部參數(shù)變化進(jìn)行研究,根據(jù)試驗(yàn)測(cè)量的參數(shù)和已有的相關(guān)研究,通過合理假設(shè)對(duì)本文提出的控制算法采用Matlab進(jìn)行仿真驗(yàn)證,其結(jié)果與理論推導(dǎo)一致。
【關(guān)鍵詞】：電磁超聲換能器 諧振頻率跟蹤 自適應(yīng)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 暫態(tài)性能指標(biāo)
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB552
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-13
• 1.1 引言7-8
• 1.2 高溫電磁超聲無損檢測(cè)及諧振頻率跟蹤研究現(xiàn)狀8-10
• 1.2.1 高溫電磁超聲無損檢測(cè)研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 EMAT諧振頻率跟蹤研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 自適應(yīng)跟蹤控制及暫態(tài)性能研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.1 自適應(yīng)跟蹤控制研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 暫態(tài)性能研究現(xiàn)狀11
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容11-13
• 2 EMAT線圈阻抗匹配設(shè)計(jì)及諧振頻率模型13-23
• 2.1 引言13
• 2.2 EMAT線圈阻抗匹配設(shè)計(jì)13-19
• 2.2.1 線圈結(jié)構(gòu)及等效電路13-16
• 2.2.2 EMAT線圈的阻抗匹配16-19
• 2.3 EMAT諧振頻率動(dòng)力學(xué)建模19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 EMAT諧振頻率自適應(yīng)跟蹤控制分析23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 預(yù)備知識(shí)23-27
• 3.2.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性理論23-24
• 3.2.2 暫態(tài)性能指標(biāo)的轉(zhuǎn)換機(jī)制24-25
• 3.2.3 徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)25-27
• 3.3 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制27-30
• 3.3.1 系統(tǒng)模型的建立27
• 3.3.2 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)27-28
• 3.3.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性分析28-30
• 3.4 考慮暫態(tài)性能指標(biāo)的自適應(yīng)跟蹤控制30-34
• 3.4.1 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模型的建立30-31
• 3.4.2 考慮暫態(tài)性能指標(biāo)的控制器設(shè)計(jì)31
• 3.4.3 穩(wěn)定性分析31-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 4 EMAT激勵(lì)電源設(shè)計(jì)35-49
• 4.1 引言35
• 4.2 整流及逆變電路35-40
• 4.3 控制及驅(qū)動(dòng)電路40-44
• 4.3.1 STM32控制電路模塊40-41
• 4.3.2 隔離驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)41-44
• 4.4 輸出及匹配電路44-47
• 4.4.1 PCB線圈的繞制44
• 4.4.2 寬帶匹配電路設(shè)計(jì)44-47
• 4.5 反饋電路設(shè)計(jì)47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 5 試驗(yàn)平臺(tái)與仿真分析49-61
• 5.1 引言49
• 5.2 試驗(yàn)平臺(tái)49-53
• 5.2.1 硬件平臺(tái)概述49-50
• 5.2.2 軟件設(shè)計(jì)概述50-53
• 5.2.3 存在的問題53
• 5.3 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法的仿真及分析53-56
• 5.4 考慮動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)控制算法的仿真及分析56-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 6 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 附錄71
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄71
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄71

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1 張R，

本文編號(hào)：1026295