本文關(guān)鍵詞：氣動(dòng)直角型復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位控制研究

  更多相關(guān)文章： 自抗擾控制 無桿氣缸 定位 自穩(wěn)定域 顏色識(shí)別

【摘要】：氣動(dòng)系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、干凈無污染、性價(jià)比高以及操作可靠等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事以及衛(wèi)生醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。但是,氣體的可壓縮性與氣動(dòng)元件的非線性特性為氣動(dòng)系統(tǒng)的高精確控制帶來很大的挑戰(zhàn)。如何實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)系統(tǒng)的高精確控制成為當(dāng)代研究熱點(diǎn)之一。在眾多氣動(dòng)系統(tǒng)中,閥控缸系統(tǒng)作為一種典型的氣動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛的研究。但在氣缸高精度定位方面還需要進(jìn)一步提高。對(duì)此,本文搭建了氣動(dòng)直角型復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái),采用自抗擾控制算法對(duì)無桿氣缸的高精度定位問題進(jìn)行了研究。首先,為完成氣動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體運(yùn)動(dòng)過程,需設(shè)計(jì)被控模塊的移動(dòng)規(guī)則。通過攝像頭采集被控模塊圖像,經(jīng)過目標(biāo)提取、顏色識(shí)別等操作,辨識(shí)出每一個(gè)模塊的顏色。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)基于圖像處理被控模塊歸位算法。其次,針對(duì)無桿氣缸系統(tǒng)存在的強(qiáng)非線性問題,建立了簡(jiǎn)化的閥控缸系統(tǒng)模型,并采用自抗擾控制算法研究無桿氣缸的定位問題。并采用自穩(wěn)定域理論與李雅普諾夫穩(wěn)定方法論證了該算法的有效性。其中,自抗擾控制算法中的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器可以實(shí)時(shí)估計(jì)無桿氣缸系統(tǒng)中的非線性部分及綜合擾動(dòng)。將此估計(jì)量反饋到非線性控制器中可以有效地補(bǔ)償系統(tǒng)非線性與擾動(dòng)的影響。最后,通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)于給定200mm的階躍信號(hào),可實(shí)現(xiàn)0.05mm高精度定位。最后,采用單純的自抗擾控制算法實(shí)現(xiàn)了無桿氣缸的高精度定位。但是,也存在系統(tǒng)響應(yīng)滯后和響應(yīng)速度慢的問題。因此,基于Backstepping思想,設(shè)計(jì)了一種帶壓強(qiáng)反饋的控制器提高無杠氣缸的響應(yīng)速度。同時(shí),沿用之前設(shè)計(jì)的非線性誤差反饋控制器以保證系統(tǒng)響應(yīng)精度。兩種非線性控制器按一定規(guī)則切換保證無桿氣缸實(shí)現(xiàn)快速高精度定位。最后,通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證,對(duì)于給定200mm的階躍信號(hào),該方法即可實(shí)現(xiàn)0.05mm高精度控制,其響應(yīng)速度也可以提高一倍。
【關(guān)鍵詞】：自抗擾控制 無桿氣缸 定位 自穩(wěn)定域 顏色識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究意義10-12
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 閥控缸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 自抗擾控制理論簡(jiǎn)介13-15
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第2章 氣動(dòng)直角型復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)簡(jiǎn)介16-24
• 2.1 氣動(dòng)直角型復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)16-17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)元件簡(jiǎn)介17-22
• 2.3 氣動(dòng)直角型機(jī)械手22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 模塊顏色識(shí)別及歸位算法設(shè)計(jì)24-34
• 3.1 引言24
• 3.2 對(duì)象的圖像處理與辨識(shí)24-29
• 3.2.1 圖像分割24-27
• 3.2.2 圖像校正27-29
• 3.3 模塊歸位算法設(shè)計(jì)29-33
• 3.3.1 模塊歸位算法思路29-32
• 3.3.2 模塊歸位算法運(yùn)行結(jié)果32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 無桿氣缸自抗擾定位控制研究34-50
• 4.1 引言34
• 4.2 無桿氣缸系統(tǒng)34-35
• 4.3 自抗擾控制算法35-43
• 4.3.1 跟蹤微分器設(shè)計(jì)35-36
• 4.3.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)36-40
• 4.3.3 非線性誤差反饋控制器設(shè)計(jì)40-43
• 4.4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證43-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 無杠氣缸BACKSTEPPING自抗擾定位控制研究50-68
• 5.1 引言50
• 5.2 無桿氣缸系統(tǒng)50-54
• 5.2.1 無桿氣缸系統(tǒng)模型51
• 5.2.2 比例閥模型51-54
• 5.3 多控制器切換控制策略54-60
• 5.3.1 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)55-57
• 5.3.2 基于Backstepping的控制器設(shè)計(jì)57-60
• 5.4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證60-67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果74-75
• 致謝75

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本文編號(hào)：949168