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《南京航空航天大学》 2007年
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基于神经网络的磁悬浮球的模型辨识与变结构控制研究

谢莉莉  
【摘要】: 本文对一套数控磁悬浮球系统进行了基于神经网络的系统辨识和控制算法的研究。文中首先对磁悬浮球系统的基本组成和工作原理作了简要的描述,其次介绍了神经网络用于系统辨识的基本原理和算法,并进行仿真分析,得到了最能反映系统特性的神经网络模型。 由于滑模变结构控制具有快速性、鲁棒性和实现简单等优点,本文设计了针对磁悬浮球系统的滑模变结构控制器,并利用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型,将滑模控制律加到辨识得到的神经网络模型上,取得了较好的效果。但是由于滑模控制在切换面上不可避免的存在着“抖振”,这种短时间内系统参数的频繁变化会对系统的硬件造成伤害,因此要尽量减弱“抖振”。本文将神经网络与滑模控制结合起来,用神经网络来优化滑模变结构控制,研究了基于RBF神经网络的等效滑模控制算法,以及基于RBF网络补偿的滑模控制算法,另外设计了基于神经网络和滑模变结构控制的双自由度控制算法,即利用滑模控制原理设计系统的输入控制器,再利用神经网络来设计输出反馈控制器。这充分利用了神经网络的自学习和处理能力来消除滑模变结构控制中的“抖振”现象。最后将这些控制律加到辨识得到的神经网络模型上仿真,结果显示,滑模变结构控制对于本系统有较好的控制效果。 结果验证基于神经网络优化的滑模变结构控制律能集中两者的优点,进一步改善控制性能,增强系统的鲁棒性,使得系统稳定。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP183

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 迟青光;刀具切削力扰动下机床悬浮气隙的控制研究[D];沈阳工业大学;2011年
2 王仁峰;智能变频恒压供水及安全防范系统设计[D];长春理工大学;2011年
3 任修孟;数控加工中心龙门悬浮气隙的自抗扰控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
4 付殿波;高刚度磁悬浮系统的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
5 薛炜杰;基于MATLAB的磁悬浮控制系统研究[D];东北大学;2008年
6 李明然;基于GA的自调整模糊PID控制器在磁悬浮球系统中的应用研究[D];中南大学;2012年
7 王鹤;基于T-S模型的直线电梯单磁悬浮导向系统的模糊鲁棒控制[D];沈阳工业大学;2013年
8 张健;数控机床横梁磁悬浮系统的先进滑模控制策略研究[D];沈阳工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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7 翁兴中;蔡良才;;基于神经网络理论的机场沥青道面状况评定[J];四川建筑科学研究;2010年01期
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10 谢建华;;基于神经网络滑模变结构的BLDC伺服控制系统[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年03期
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1 胡伟明;;基于STM32纯电动汽车电驱控制研究[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
2 王国庆;李国福;李旭渊;;基于PSO-K均值聚类的核事故应急监测点位快速确定技术研究[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集(上)[C];2011年
3 吴敏;徐辰华;;铅锌烧结过程产量质量的神经网络预测方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 杨俊春;胡军;吕孝乐;;高超声速飞行器再入段滑模跟踪控制设计[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 董磊;刘贤兴;孙宇新;;无轴承异步电机径向悬浮力的微分几何变结构解耦控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 梁捷;陈力;;漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊变结构滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 陈志煌;陈力;;漂浮基双臂空间机器人本体与末端抓手协调运动的模糊滑模控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 张健;孙鹤旭;雷兆明;梁涛;;一种基于干扰观测器的滑模控制器设计方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
9 郑效光;庄严;王伟;;基于导航评价函数的非完整轮式移动机器人路径规划[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
10 戎袁杰;汤洪海;郑雪生;王荣蓉;李春文;;单相并联有源滤波器的神经网络控制策略研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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1 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 刘攀;绳索牵引机器人及虚拟重力系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 冷欣;船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 刘少刚;基于单一平面电容传感器的木材含水率检测系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
7 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
8 刘翔宇;基于直接横摆力矩控制的车辆稳定性研究[D];合肥工业大学;2010年
9 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
10 陈宇;电容层析成像反问题求解及图像重建算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
3 况清龙;基于逆变器的直流无源滤波器的优化设计及其可视化算法[D];南昌航空大学;2010年
4 王永;消防单兵综合信息采集系统研究[D];山东科技大学;2010年
5 马记;小型风机并网逆变器研究[D];山东科技大学;2010年
6 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
7 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
8 何凤平;迟滞系统的滑模变结构控制算法研究[D];浙江理工大学;2010年
9 范不井;某地区电网短期负荷预测研究[D];郑州大学;2010年
10 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 闫晓军;张小勇;聂景旭;张绍卫;;采用SMA驱动的小型空间磁悬浮飞轮锁紧机构[J];北京航空航天大学学报;2011年02期
2 老大中,刘艳芬,李东海,唐多元;基于Monte-Carlo方法的自抗扰控制系统优化设计[J];北京理工大学学报;2004年03期
3 张瑞华,严陆光,徐善纲,武瑛;几种典型的高速磁悬浮列车方案比较[J];电工电能新技术;2004年02期
4 孙宜标,郭庆鼎,孙艳娜;基于模糊自学习的交流直线伺服系统滑模变结构控制[J];电工技术学报;2001年01期
5 陈振;耿洁;刘向东;;基于积分时变滑模控制的永磁同步电机调速系统[J];电工技术学报;2011年06期
6 王殿睿;;变频恒压供水系统[J];电工技术;2008年02期
7 童克文;张兴;;滑模变结构控制及应用[J];电气应用;2007年03期
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9 王天录,吴锦青;我国磁悬浮铁路的发展概况[J];电气化铁道;2002年02期
10 蓝益鹏;孙文义;;永磁直线伺服系统非线性自适应鲁棒控制器设计[J];电气技术;2009年03期
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1 朱敏;;基于PLC的智能变频恒压供水系统[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
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1 关勇;轴流式磁悬浮人工心脏泵磁悬浮系统研究[D];山东大学;2011年
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8 徐绍辉;电磁永磁混合悬浮系统悬浮控制研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 苏思贤;自抗扰控制器及其应用研究[D];江南大学;2011年
2 迟青光;刀具切削力扰动下机床悬浮气隙的控制研究[D];沈阳工业大学;2011年
3 王义娜;PMLSM悬浮平台的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2011年
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5 刘凤丽;磁悬浮系统的神经网络控制[D];东北大学;2009年
6 祝乃杰;不确定T-S模糊系统的滑模控制方法研究[D];华东理工大学;2012年
7 邢银龙;数控加工中心龙门同步磁悬浮系统的控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
8 付殿波;高刚度磁悬浮系统的鲁棒控制研究[D];沈阳工业大学;2012年
9 张强;磁悬浮控制系统的研究[D];河北工业大学;2002年
10 康宇;滑模变结构理论的研究与运用[D];合肥工业大学;2002年
【二级引证文献】
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1 刘凤丽;磁悬浮系统的神经网络控制[D];东北大学;2009年
2 练斌;磁悬浮式加速度计悬浮体的研究[D];浙江大学;2012年
3 张健;数控机床横梁磁悬浮系统的先进滑模控制策略研究[D];沈阳工业大学;2013年
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【二级参考文献】
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9 孙宜标 ,郭庆鼎;交流永磁直线伺服系统的神经网络—滑模双自由度控制[J];电气传动;2002年01期
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1 张晓宇;变结构控制系统抖振问题的研究[D];浙江大学;2003年
【相似文献】
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2 武俊丽;李建辉;史庆武;;基于BP神经网络对时滞系统的模型参数辨识仿真[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2010年04期
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6 王静;童正环;江颖;许伟明;;神经元模型参考自适应在液位控制中应用[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
7 张卫庆;宋文忠;柯炎;张晶晶;;基于RBF网络的燃烧系统辨识[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
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9 曹红英;赵国材;张新权;;神经模糊PID电梯控制技术[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
10 张东;杜京义;周元辉;王沛军;;基于神经网络的LF炉电极在线建模[A];中国计量协会冶金分会2007年会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;“轮轨”PK“磁悬浮”:“轮轨”胜出[N];建筑时报;2006年
2 刘秀丽;格力大型中央空调添新丁[N];中国现代企业报;2006年
3 本报记者  谢言俊;“沪杭磁悬浮没有时间表”[N];21世纪经济报道;2006年
4 本报记者  辛秀;磁悬浮落定沪杭线 曲定调未定[N];财经时报;2006年
5 钟荷 凤凰;德拒绝为沪杭磁悬浮掏钱[N];中国贸易报;2006年
6 本报记者 罗斌;上海 德国人的磁悬浮模特[N];财经时报;2005年
7 本报记者 谈琳 刘晓军;30年理论研究 10年工程锤炼[N];科技日报;2010年
8 ;磁悬浮比拼高速轮轨[N];经理日报;2003年
9 本报记者 刘欢;悬空8毫米体验“零高度飞行”[N];北京日报;2010年
10 本报记者 林妍;磁悬浮当有一席之地[N];中国经济导报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨易旻;基于极限学习的系统辨识方法及应用研究[D];湖南大学;2013年
2 谭建豪;自然计算理论及其在系统辨识中的应用研究[D];湖南大学;2010年
3 董岩;基于神经网络的机载三轴稳定平台控制系统算法应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
4 李鹏;基于系统辨识的太阳能—相变蓄热新风供暖系统控制策略研究[D];北京邮电大学;2011年
5 刘志祥;深部开采高阶段尾砂充填体力学与非线性优化设计[D];中南大学;2005年
6 戴雪龙;PET探测器神经网络定位方法研究[D];中国科学技术大学;2006年
7 马戎;智能控制技术在炼钢电弧炉中的应用研究[D];西北工业大学;2006年
8 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
9 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
10 杜文斌;基于神经网络的冠心病证候诊断标准与药效评价模型研究[D];辽宁中医学院;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢莉莉;基于神经网络的磁悬浮球的模型辨识与变结构控制研究[D];南京航空航天大学;2007年
2 赵秀明;非线性系统的神经网络滑模变结构控制研究[D];大庆石油学院;2007年
3 姜云;智能变结构控制的应用研究[D];兰州理工大学;2008年
4 商长富;汽车动态称重系统数据处理的算法研究[D];吉林大学;2007年
5 仇翔;基于神经网络优化的永磁同步直线电机滑模控制研究[D];浙江工业大学;2006年
6 许能飞;某型微型飞行器验证样机辨识建模研究[D];南京航空航天大学;2005年
7 周雪斌;基于DCS的神经网络预测PID控制方法研究[D];华北电力大学(河北);2005年
8 宋玉海;磨煤机制粉系统辨识及预测控制的研究[D];华北电力大学(北京);2007年
9 田鹏明;基于神经网络的振动主动控制研究[D];太原理工大学;2012年
10 卢榕昌;大型联合循环机组性能模型及燃烧优化调整分析[D];华南理工大学;2011年
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