本文關(guān)鍵詞：超聲波生物處理系統(tǒng)的建模與H∞控制研究

  更多相關(guān)文章： 壓電換能器 超聲波提取 微分方程 狀態(tài)空間模型 H∞控制 L2擾動抑制

【摘要】：超聲波生物處理技術(shù)是一種無污染、無殘留的綠色生產(chǎn)技術(shù)。在生產(chǎn)過程中,生物物質(zhì)、細(xì)胞對超聲波的頻率、功率具有一定的敏感性,超聲波的發(fā)射和細(xì)胞損傷之間也具有高度的相關(guān)性,特別對于單一物質(zhì)的提取,超聲波頻率、功率的不穩(wěn)定,會影響生物處理過程生成物的雜質(zhì)含量較高,甚至?xí)绊懱崛∥锏纳锘钚�。本文基于控制理論研究超聲波生物處理系統(tǒng)的建模與H∞控制具有理論意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。論文的主要工作如下。(1)針對超聲波生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn),旨在提高超聲波生物處理系統(tǒng)的魯棒性,將超聲波生物處理系統(tǒng)分作換能器換能機(jī)制和超聲波提取過程兩個部分,并分別對兩個部分進(jìn)行簡單的系統(tǒng)描述和建模分析。(2)針對超聲波生物處理系統(tǒng)的換能器換能機(jī)制部分,為了得到適用的數(shù)學(xué)模型,通過對比壓電換能器的等效電路模型與壓電換能器的受迫振動方程,同時考慮換能器換能機(jī)制的逆變、整流過程,建立了換能器換能機(jī)制的狀態(tài)空間模型。(3)針對超聲波生物處理系統(tǒng)的超聲波提取過程部分,為了得到可描述提取過程的數(shù)學(xué)模型,從Fick第二定律入手,建立了超聲波功率與超聲波提取濃度之間的輸入輸出模型。(4)為了抑制超聲波生物處理系統(tǒng)運(yùn)行中存在的不確定性以及干擾,提高系統(tǒng)的魯棒性,基于馬爾科夫跳變理論建立了預(yù)測模型。針對馬爾科夫預(yù)測模型設(shè)計(jì)了控制律,并通過仿真、與其他控制律相比,所提的控制律的效果更優(yōu)。綜上所述,本文主要研究了超聲波生物處理系統(tǒng)的建模與控制律設(shè)計(jì),仿真實(shí)驗(yàn)證明了所設(shè)計(jì)的控制律有效。
【關(guān)鍵詞】：壓電換能器 超聲波提取 微分方程 狀態(tài)空間模型 H∞控制 L2擾動抑制
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP13;TB559
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-13
• 1.1 問題提出與研究意義7-8
• 1.2 超聲波生物處理系統(tǒng)綜述8-11
• 1.3 研究內(nèi)容簡介11-13
• 第二章 控制系統(tǒng)描述與建模分析13-18
• 2.1 引言13
• 2.2 控制系統(tǒng)描述13-14
• 2.3 系統(tǒng)的建模方法分析14-17
• 2.3.1 換能器換能機(jī)制的建模分析15-16
• 2.3.2 超聲波提取部分的建模分析16-17
• 2.4 小結(jié)17-18
• 第三章 換能器換能機(jī)制的建模18-35
• 3.1 引言18
• 3.2 壓電換能器的響應(yīng)特點(diǎn)18-24
• 3.3 壓電換能器的建模24-30
• 3.3.1 壓電換能器等效電路的建模24-26
• 3.3.2 考慮電感匹配的壓電換能器建模26-30
• 3.4 換能器換能機(jī)制的建模30-34
• 3.4.1 換能器換能機(jī)制的逆變過程建模30-31
• 3.4.2 換能器換能機(jī)制的整流過程建模31-32
• 3.4.3 換能器換能機(jī)制的建模32-34
• 3.5 小結(jié)34-35
• 第四章 超聲提取過程的模型分析35-41
• 4.1 引言35
• 4.2 超聲提取過程的模型假設(shè)35
• 4.3 超聲提取過程的模型推導(dǎo)35-38
• 4.4 超聲提取過程的模型驗(yàn)證38-40
• 4.5 小結(jié)40-41
• 第五章 系統(tǒng)控制策略研究41-59
• 5.1 引言41
• 5.2 壓電換能器的H∞控制研究41-49
• 5.2.1 壓電換能器等效模型的魯棒控制研究41-46
• 5.2.2 考慮電感匹配的壓電換能器的L2 干擾抑制研究46-49
• 5.3 換能器換能機(jī)制的H∞控制研究49-58
• 5.3.1 換能器換能機(jī)制的H∞控制研究49-53
• 5.3.2 基于馬爾科夫跳變的H∞控制研究53-58
• 5.4 小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)與展望59-61
• 6.1 總結(jié)59
• 6.2 展望59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄：作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1089453