基于T-S模糊模型的強(qiáng)流電子槍建模與控制算法研究
發(fā)布時(shí)間:2022-09-30 12:43
隨著輻照加工技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,電子輻照加速器作為輻照加工的主要射線(xiàn)源日益為人們所重視,輻照加工產(chǎn)品也已深入到人們生活的很多領(lǐng)域。輻照行業(yè)的迅速發(fā)展,不斷推動(dòng)著輻照加速器的制造技術(shù)和整機(jī)性能的提高。本文針對(duì)電子輻照加速器的電子槍控制系統(tǒng),在Takagi-Sugeno(T-S)模糊控制理論的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了電子槍束流特性建模和束流穩(wěn)定及跟蹤控制的研究。電子槍控制系統(tǒng)的性能對(duì)整個(gè)加速器系統(tǒng)的束流品質(zhì)起著重要的作用,因此電子槍控制技術(shù)的研究有助于提高加速器束流的穩(wěn)定性并對(duì)整個(gè)加速器控制系統(tǒng)的性能和運(yùn)行可靠性有著重要的影響。本文從建模和控制的角度出發(fā),對(duì)T-S模糊控制理論在LaB6強(qiáng)流電子槍束流控制過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容有:(1)研究了基于T-S模糊模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)的離線(xiàn)辨識(shí)算法:提出了一種基于量子微分進(jìn)化和遺傳算法的混合優(yōu)化算法(Hybrid quantum differential evolution,HQDE),該方法采用量子比特編碼來(lái)表達(dá)待優(yōu)化參數(shù)的染色體串,并借鑒了微分進(jìn)化和遺傳算法中的操作算子實(shí)現(xiàn)對(duì)染色體狀態(tài)的更新;并結(jié)合模糊C均值聚類(lèi)算法和遞推最小二乘...
【文章頁(yè)數(shù)】:119 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 輻照加工產(chǎn)業(yè)概況
1.1.2 電子輻照加速器
1.2 電子槍控制系統(tǒng)
1.2.1 電子槍的工作原理及其控制方式
1.2.2 電子槍控制系統(tǒng)的發(fā)展
1.3 基于T-S模型的模糊控制策略
1.3.1 T-S模糊控制的基本原理
1.3.2 基于T-S模糊模型的建模與控制
1.4 課題的研究意義和主要內(nèi)容
第2章 強(qiáng)流電子槍束流特性分析及其建模
2.1 LaB_6強(qiáng)流電子槍束流特性分析
2.1.1 LaB_6強(qiáng)流電子槍的結(jié)構(gòu)
2.1.2 LaB_6強(qiáng)流電子槍的束流特性
2.2 T-S模糊建模的基礎(chǔ)知識(shí)
2.2.1 T-S模糊模型在非線(xiàn)性系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用
2.2.2 建模過(guò)程中的精確度與快速性問(wèn)題
2.3 基于混合優(yōu)化算法的T-S建模方法
2.3.1 離散T-S模糊模型
2.3.2 基于量子微分進(jìn)化和遺傳算法的混合優(yōu)化算法
2.3.3 T-S模糊建模的具體過(guò)程
2.3.4 實(shí)例仿真
2.4 LaB_6強(qiáng)流電子槍的T-S模糊模型
2.4.1 電子槍實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
2.4.2 辨識(shí)計(jì)算及仿真
2.5 本章小結(jié)
第3章 基于狀態(tài)空間模型的T-S模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 T-S狀態(tài)空間模糊模型
3.2 T-S模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)
3.2.1 基于PDC的T-S模糊控制器設(shè)計(jì)
3.2.2 T-S模糊控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定型分析
3.3 基于線(xiàn)性矩陣不等式的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)
3.3.1 線(xiàn)性矩陣不等式的概念及求解
3.3.2 線(xiàn)性矩陣不等式在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.4 強(qiáng)流電子槍束流控制系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
3.5 本章小結(jié)
第4章 基于T-S模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)模糊跟蹤控制
4.1 基于T-S模糊模型的跟蹤控制問(wèn)題
4.2 T-S跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
4.2.1 T-S跟蹤控制器的結(jié)構(gòu)
4.2.2 控制器參數(shù)求解和穩(wěn)定性分析
4.2.3 仿真實(shí)例
4.3 電子槍束流控制系統(tǒng)的模糊跟蹤控制器設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第5章 基于T-S模糊模型的H∞魯棒跟蹤控制
5.1 基于T-S模型的H∞魯棒模糊控制策略
5.1.1 H∞魯棒控制及其發(fā)展
5.1.2 T-S系統(tǒng)的H∞控制研究
5.2 離散T-S模糊系統(tǒng)的H∞跟蹤控制
5.2.1 H∞跟蹤控制性能指標(biāo)
5.2.2 帶有模糊觀(guān)測(cè)器的H∞模糊跟蹤控制系統(tǒng)
5.2.3 輸出跟蹤控制
5.3 電子槍束流控制系統(tǒng)的魯棒模糊跟蹤控制
5.4 小結(jié)
第6章 T-S模糊控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究
6.1 T-S模糊控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
6.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)概述
6.1.2 控制系統(tǒng)的功能需求分析
6.2 T-S模糊控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
6.3 T-S模糊控制算法實(shí)驗(yàn)測(cè)試
6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的論文發(fā)表情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于三菱C語(yǔ)言PLC的T-S模糊控制在壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)上的應(yīng)用[J]. 陸一鳴. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2015(02)
[2]基于量子微分進(jìn)化算法的分布式電源多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃[J]. 于青,劉剛,劉自發(fā),劉幸. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(14)
[3]基于量子差分進(jìn)化算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法[J]. 杜文莉,周仁,趙亮,錢(qián)鋒. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)
[4]T-S模糊模型變結(jié)構(gòu)的機(jī)器臂軌跡跟蹤控制[J]. 王憲,盛巍,宋書(shū)林,平雪良. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2012(02)
[5]Fuzzy tracking control design for hypersonic vehicles via T-S model[J]. GAO DaoXiang 1 & SUN ZengQi 2 1 School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2 State Key Laboratory of Intelligent Technology and System, Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Science China(Information Sciences). 2011(03)
[6]基于T-S模型的飛控系統(tǒng)跟蹤控制器設(shè)計(jì)[J]. 李飛,薛建平,王曉東,王建剛. 飛行力學(xué). 2010(06)
[7]基于混合量子進(jìn)化計(jì)算的混沌系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)[J]. 任子武,熊蓉. 控制理論與應(yīng)用. 2010(11)
[8]水下機(jī)器人T-S型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J]. 梁霄,張均東,李巍,郭冰潔,萬(wàn)磊,徐玉如. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2010(07)
[9]一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模糊系統(tǒng)建模方法[J]. 邵克勇,范欣,張永華,田野. 化工自動(dòng)化及儀表. 2009(05)
[10]基于T-S模型的模糊系統(tǒng)辨識(shí)方法綜述[J]. 蔣強(qiáng),肖建,何都益,蔣偉,王夢(mèng)玲. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2009(06)
碩士論文
[1]基于PLC的電子槍控制系統(tǒng)研制[D]. 徐文俊.南京大學(xué) 2012
[2]模糊控制算法研究及其在水泥球磨機(jī)上的應(yīng)用[D]. 房新力.濟(jì)南大學(xué) 2010
[3]一種基于LMI的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法[D]. 于維.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[4]基于T-S模型的酒精精餾塔建模與控制[D]. 閔力.廣西大學(xué) 2007
[5]基于T-S模糊模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)建模[D]. 車(chē)玫芳.蘭州理工大學(xué) 2007
[6]基于T-S模糊模型的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 張華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[7]模糊預(yù)測(cè)控制在玻璃熔窯溫度系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[D]. 程建.安徽理工大學(xué) 2006
本文編號(hào):3683575
【文章頁(yè)數(shù)】:119 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 研究背景
1.1.1 輻照加工產(chǎn)業(yè)概況
1.1.2 電子輻照加速器
1.2 電子槍控制系統(tǒng)
1.2.1 電子槍的工作原理及其控制方式
1.2.2 電子槍控制系統(tǒng)的發(fā)展
1.3 基于T-S模型的模糊控制策略
1.3.1 T-S模糊控制的基本原理
1.3.2 基于T-S模糊模型的建模與控制
1.4 課題的研究意義和主要內(nèi)容
第2章 強(qiáng)流電子槍束流特性分析及其建模
2.1 LaB_6強(qiáng)流電子槍束流特性分析
2.1.1 LaB_6強(qiáng)流電子槍的結(jié)構(gòu)
2.1.2 LaB_6強(qiáng)流電子槍的束流特性
2.2 T-S模糊建模的基礎(chǔ)知識(shí)
2.2.1 T-S模糊模型在非線(xiàn)性系統(tǒng)辨識(shí)中的應(yīng)用
2.2.2 建模過(guò)程中的精確度與快速性問(wèn)題
2.3 基于混合優(yōu)化算法的T-S建模方法
2.3.1 離散T-S模糊模型
2.3.2 基于量子微分進(jìn)化和遺傳算法的混合優(yōu)化算法
2.3.3 T-S模糊建模的具體過(guò)程
2.3.4 實(shí)例仿真
2.4 LaB_6強(qiáng)流電子槍的T-S模糊模型
2.4.1 電子槍實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
2.4.2 辨識(shí)計(jì)算及仿真
2.5 本章小結(jié)
第3章 基于狀態(tài)空間模型的T-S模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 T-S狀態(tài)空間模糊模型
3.2 T-S模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)
3.2.1 基于PDC的T-S模糊控制器設(shè)計(jì)
3.2.2 T-S模糊控制系統(tǒng)的閉環(huán)穩(wěn)定型分析
3.3 基于線(xiàn)性矩陣不等式的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)
3.3.1 線(xiàn)性矩陣不等式的概念及求解
3.3.2 線(xiàn)性矩陣不等式在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.4 強(qiáng)流電子槍束流控制系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)
3.5 本章小結(jié)
第4章 基于T-S模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)模糊跟蹤控制
4.1 基于T-S模糊模型的跟蹤控制問(wèn)題
4.2 T-S跟蹤控制器的設(shè)計(jì)
4.2.1 T-S跟蹤控制器的結(jié)構(gòu)
4.2.2 控制器參數(shù)求解和穩(wěn)定性分析
4.2.3 仿真實(shí)例
4.3 電子槍束流控制系統(tǒng)的模糊跟蹤控制器設(shè)計(jì)
4.4 本章小結(jié)
第5章 基于T-S模糊模型的H∞魯棒跟蹤控制
5.1 基于T-S模型的H∞魯棒模糊控制策略
5.1.1 H∞魯棒控制及其發(fā)展
5.1.2 T-S系統(tǒng)的H∞控制研究
5.2 離散T-S模糊系統(tǒng)的H∞跟蹤控制
5.2.1 H∞跟蹤控制性能指標(biāo)
5.2.2 帶有模糊觀(guān)測(cè)器的H∞模糊跟蹤控制系統(tǒng)
5.2.3 輸出跟蹤控制
5.3 電子槍束流控制系統(tǒng)的魯棒模糊跟蹤控制
5.4 小結(jié)
第6章 T-S模糊控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究
6.1 T-S模糊控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
6.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)概述
6.1.2 控制系統(tǒng)的功能需求分析
6.2 T-S模糊控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
6.3 T-S模糊控制算法實(shí)驗(yàn)測(cè)試
6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的論文發(fā)表情況
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于三菱C語(yǔ)言PLC的T-S模糊控制在壓鑄機(jī)壓射系統(tǒng)上的應(yīng)用[J]. 陸一鳴. 自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2015(02)
[2]基于量子微分進(jìn)化算法的分布式電源多目標(biāo)優(yōu)化規(guī)劃[J]. 于青,劉剛,劉自發(fā),劉幸. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2013(14)
[3]基于量子差分進(jìn)化算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法[J]. 杜文莉,周仁,趙亮,錢(qián)鋒. 清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(03)
[4]T-S模糊模型變結(jié)構(gòu)的機(jī)器臂軌跡跟蹤控制[J]. 王憲,盛巍,宋書(shū)林,平雪良. 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用. 2012(02)
[5]Fuzzy tracking control design for hypersonic vehicles via T-S model[J]. GAO DaoXiang 1 & SUN ZengQi 2 1 School of Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; 2 State Key Laboratory of Intelligent Technology and System, Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China. Science China(Information Sciences). 2011(03)
[6]基于T-S模型的飛控系統(tǒng)跟蹤控制器設(shè)計(jì)[J]. 李飛,薛建平,王曉東,王建剛. 飛行力學(xué). 2010(06)
[7]基于混合量子進(jìn)化計(jì)算的混沌系統(tǒng)參數(shù)估計(jì)[J]. 任子武,熊蓉. 控制理論與應(yīng)用. 2010(11)
[8]水下機(jī)器人T-S型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[J]. 梁霄,張均東,李巍,郭冰潔,萬(wàn)磊,徐玉如. 電機(jī)與控制學(xué)報(bào). 2010(07)
[9]一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模糊系統(tǒng)建模方法[J]. 邵克勇,范欣,張永華,田野. 化工自動(dòng)化及儀表. 2009(05)
[10]基于T-S模型的模糊系統(tǒng)辨識(shí)方法綜述[J]. 蔣強(qiáng),肖建,何都益,蔣偉,王夢(mèng)玲. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2009(06)
碩士論文
[1]基于PLC的電子槍控制系統(tǒng)研制[D]. 徐文俊.南京大學(xué) 2012
[2]模糊控制算法研究及其在水泥球磨機(jī)上的應(yīng)用[D]. 房新力.濟(jì)南大學(xué) 2010
[3]一種基于LMI的多目標(biāo)優(yōu)化控制方法[D]. 于維.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[4]基于T-S模型的酒精精餾塔建模與控制[D]. 閔力.廣西大學(xué) 2007
[5]基于T-S模糊模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)建模[D]. 車(chē)玫芳.蘭州理工大學(xué) 2007
[6]基于T-S模糊模型的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D]. 張華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[7]模糊預(yù)測(cè)控制在玻璃熔窯溫度系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[D]. 程建.安徽理工大學(xué) 2006
本文編號(hào):3683575
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