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《西安电子科技大学》 2010年
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伺服系统机械结构与控制的集成优化设计

王继成  
【摘要】: 机电伺服系统中结构与控制之间存在着耦合关系,而传统的设计是把结构和控制分离进行,这种模式无法保证系统整体性能最优。为此,本文研究了机电伺服系统分别基于PID控制和鲁棒H∞控制的结构与控制的集成设计方法。 首先建立了伺服系统n级齿轮传动的动力学方程,并根据其推导出系统的状态空间表达式。其次,以结构设计变量和控制增益比例、积分和微分及系统H∞性能指标γ为设计变量,以系统的结构质量、控制性能指标及鲁棒性为目标函数,以系统的稳定性、结构强度和性能指标为约束条件,分别建立基于PID控制和鲁棒H∞控制的集成优化设计模型,在此基础上研究了系统集成优化设计模型的优化求解方法。最后以实际伺服试验台为例,分别建立这两种控制下的集成优化设计模型和顺序优化设计模型并优化求解,将集成和顺序设计优化结果带入各自的闭环系统进行仿真分析,结果表明:与顺序设计相比,集成优化设计显著提高了系统的平稳性和快速响应性,具有更优的系统整体性能。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM921.541

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张洁;天线伺服系统结构与控制集成设计[D];西安电子科技大学;2012年
2 史森;一种柔性机构的结构与控制集成设计的软件实现方法[D];西安电子科技大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔玲丽;高立新;张建宇;肖志权;;柔性机械臂结构控制一体化设计[J];北京工业大学学报;2007年08期
2 石艳妮,贾影;鲁棒控制理论的研究与发展[J];重庆工业高等专科学校学报;2004年06期
3 王广雄,王新生,何朕;H_∞控制器的LMI算法分析[J];电机与控制学报;2002年01期
4 王广雄,林愈银,谢冰;控制问题中的线性矩阵不等式及其求解[J];电机与控制学报;1998年04期
5 卢礼华;梁迎春;于福利;苏宝库;;机电伺服系统机构和控制集成设计方法研究现状[J];航空精密制造技术;2008年06期
6 游伟倩;陈怀海;贺旭东;;高阶柔性结构系统振动控制中加权函数的选择[J];航空学报;2008年02期
7 王睿;祝小平;周洲;王鹏;;利用遗传算法和LMI设计固定结构H_2/H_∞飞行控制律[J];航空学报;2008年04期
8 范训礼,谢振华,张新家,戴冠中;基于LMI的鲁棒控制器设计[J];测控技术;2000年01期
9 朱灯林,姜涛,王安麟,王石刚;柔性机械手结构/控制融合设计[J];机器人;2005年01期
10 保宏;段宝岩;杜敬利;陈光达;;复杂机构的控制与结构同步优化设计[J];计算力学学报;2008年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李国锋;廖牧;;聚氨酯高压注射枪枪头失效分析与对策[J];工程塑料应用;2012年02期
2 乔维德;;感应电机的模糊免疫控制研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年03期
3 张建功;刘宝权;刘佳伟;;液压AGC电液伺服系统单神经元自适应控制与仿真研究[J];鞍钢技术;2006年03期
4 董好志;关堂新;许越宁;;液体旋转关节的设计[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2012年02期
5 孙静静;;频移随机共振在信号检测中的应用[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年01期
6 武昌俊;PID模糊控制器的改进[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2004年01期
7 何敏;王建国;;自适应神经网络模糊推理系统在结构振动主动控制中的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2006年04期
8 李琼;李进;;优化设计在单螺杆泵结构设计中的应用[J];安徽科技;2011年10期
9 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
10 韩世芬;;模糊自适应遗传算法在农村电站无功补偿优化中的应用[J];安徽农业科学;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 龙威;袁锐波;曾浩;张宗成;;压电式气动伺服阀控制策略的研究[A];第十五届流体动力与机电控制工程学术会议论文集[C];2011年
2 张士峰;张辉;;高精度测量的被动隔振研究[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(理科卷)[C];2005年
3 齐文文;赵斌;龙连春;;基于遗传算法的加筋圆柱壳屈曲承载力优化[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
4 修杰;夏长亮;;开关磁阻电机的模糊自适应PID控制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 乔美英;兰建义;;模糊逻辑神经网络控制在交流调速系统中的仿真研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 赵林坤;樊绍胜;;基于闭环增益成形的风力发电转速鲁棒控制[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 刘志雄;杨光祥;;基于轮盘赌概率分配编码方法的并行机调度优化[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
9 黄洪艺;彭侠夫;陶丽丽;;基于插值分析的连续非线性系统反馈控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
10 刘涵;高俊涛;;并联式混合动力汽车控制策略及遗传算法优化研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张宏瀚;高性能U型减摇水舱系统设计与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 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
5 刘营;雷达图像编码器的并行处理研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
10 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 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
3 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
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 张可平;CO_2焊逆变电源的自适应模糊控制系统研究[D];南昌航空大学;2010年
6 李华英;航空发动机多变量鲁棒控制方法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
8 邵建桥;液压混合动力汽车能量再生系统特性仿真研究[D];山东科技大学;2010年
9 郑珊珊;带流量稳定器的先导式比例减压阀设计研究与特性分析[D];山东科技大学;2010年
10 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 崔玲丽;高立新;张建宇;肖志权;;柔性机械臂结构控制一体化设计[J];北京工业大学学报;2007年08期
2 王广雄,王新生,何朕;H_∞控制器的LMI算法分析[J];电机与控制学报;2002年01期
3 王广雄,林愈银,谢冰;控制问题中的线性矩阵不等式及其求解[J];电机与控制学报;1998年04期
4 卢礼华;梁迎春;于福利;苏宝库;;机电伺服系统机构和控制集成设计方法研究现状[J];航空精密制造技术;2008年06期
5 游伟倩;陈怀海;贺旭东;;高阶柔性结构系统振动控制中加权函数的选择[J];航空学报;2008年02期
6 王睿;祝小平;周洲;王鹏;;利用遗传算法和LMI设计固定结构H_2/H_∞飞行控制律[J];航空学报;2008年04期
7 范训礼,谢振华,张新家,戴冠中;基于LMI的鲁棒控制器设计[J];测控技术;2000年01期
8 肖志权,崔玲丽;基于遗传算法的柔性机械臂的同时优化设计[J];机器人;2004年02期
9 朱灯林,姜涛,王安麟,王石刚;柔性机械手结构/控制融合设计[J];机器人;2005年01期
10 赵丽娟;马永志;;刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究[J];计算机工程与应用;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘铸永;刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究[D];上海交通大学;2008年
2 屠立;柔性机械臂集成建模与结构控制优化设计技术[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 朱志远;一类刚柔耦合多体系统动力学建模与仿真[D];南京理工大学;2004年
2 马彬;基于状态空间方法的水下结构模态分析[D];大连理工大学;2008年
3 艾志浩;曲柄滑块机构动力学建模及其参数估计[D];湖南工业大学;2008年
4 李京帅;伺服系统机械结构与控制的集成优化设计[D];西安电子科技大学;2009年
5 刘中伟;手功能康复机器人的结构与控制系统设计[D];华中科技大学;2008年
6 肖国伟;柔性杆件系统动力学及其符号演算研究[D];湖南工业大学;2009年
7 罗先义;电子机箱设备机—电—热三场综合优化设计研究[D];西安电子科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 肖敏;史忠科;;水雷运动控制的H_∞鲁棒方法[J];兵工自动化;2006年03期
2 崔玲丽;高立新;张建宇;肖志权;;柔性机械臂结构控制一体化设计[J];北京工业大学学报;2007年08期
3 年晓红,王天成;基于LMI的Lurie控制系统的鲁棒绝对稳定性判据[J];长沙铁道学院学报;2000年04期
4 杨凤泉;电子装备设计制造一体化技术综述[J];电讯技术;2001年06期
5 王广雄,王新生,林愈银,何朕;H_∞控制问题中RIC法和LMI法的一个比较[J];电机与控制学报;2000年02期
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7 王锋;唐国金;李道奎;;基于结构奇异值理论的压电柔性结构振动鲁棒控制[J];航空学报;2006年01期
8 王树新,员今天,石菊荣,刘又午;柔性机械臂建模理论与控制方法研究综述[J];机器人;2002年01期
9 肖志权,崔玲丽;基于遗传算法的柔性机械臂的同时优化设计[J];机器人;2004年02期
10 朱灯林,姜涛,王安麟,王石刚;柔性机械手结构/控制融合设计[J];机器人;2005年01期
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8 王培良;许力;余昌盛;;旋转位置控制伺服系统模糊控制研究[J];电气自动化;2004年02期
9 胡庆波,胡海兵,吕征宇;全数字伺服系统中电机转子初始定位的方法[J];电力系统及其自动化学报;2005年04期
10 苏义鑫,王芙蓉;基于PC的伺服系统控制平台[J];电气应用;2005年09期
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1 王万玉;;天线伺服系统精度分析[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集[C];1999年
2 陆刘兵;吴晓蓓;陈庆伟;胡维礼;周元兵;;一种神经元控制器在特定交流伺服系统中的应用[A];1995年中国控制会议论文集(下)[C];1995年
3 王益群;王燕山;;电液力控制研究的进展[A];第二届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第二卷)[C];2002年
4 于云满;高健;于焕文;王作宝;;机械机构伺服系统控制[A];第五届全国凸轮机构学术会议暨中日凸轮学术交流会议论文集[C];2003年
5 陈兴国;李圣清;陈玮;;递归神网自适应混合控制裹包机伺服系统[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
6 程玉胜;朱静霞;;声纳伺服系统对目标信号幅度脉冲起伏的响应[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
7 叶云岳;;直线电机伺服系统的应用与发展[A];2006年全国直线电机学术年会论文集[C];2006年
8 冯国楠;范梅生;;基于神经网络的位置伺服系统自适应控制[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
9 陈小惠;陈小珍;;基于神经网络的直流伺服系统控制[A];1996年中国控制会议论文集[C];1996年
10 万根;;高性能矢量变频器在AC伺服系统中的运用[A];第一届变频器与伺服企业论坛论文集[C];2003年
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1 记者 张晔;我国研制出新一代“追日”光伏伺服系统[N];科技日报;2008年
2 石永红;江苏研制成功抗风型光伏伺服系统[N];大众科技报;2008年
3 胡怡琳;埃斯顿转型 吴波欲打造数控领域微软[N];经理日报;2008年
4 石永红;抗风型光伏伺服系统研制成功[N];中国企业报;2008年
5 意大利SMI集团中国代表处 陈晓非;数字时代如何控制我们的机械系统[N];消费日报;2002年
6 中缝;如何调试和检测伺服系统[N];中国服饰报;2008年
7 本报记者 付丽娟;期待,中国伺服系统企业之“蝶变”[N];机电商报;2006年
8 徐华西;让学生增强锻炼体魄的兴趣[N];光明日报;2007年
9 ;桂林高新区星辰公司扩能增产项目有望年底竣工[N];中国高新技术产业导报;2008年
10 陈希荣;计算机技术在包装印刷行业中的应用与发展趋势[N];中国包装报;2006年
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1 谭文斌;伺服系统摩擦与温度变化干扰的建模及补偿研究[D];天津大学;2012年
2 陈茂胜;高精度单框架控制力矩陀螺框架伺服系统的设计与研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
3 向红标;开放式伺服系统的摩擦建模与补偿研究[D];天津大学;2010年
4 宋彦;伺服系统提高速度平稳度的关键技术研究与实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2010年
5 纪科辉;低速交流电机伺服系统的研究与实现[D];浙江大学;2013年
6 王闻宇;伺服系统柔性连接负载控制方法研究[D];华中科技大学;2012年
7 黄进;含摩擦环节伺服系统的分析及控制补偿研究[D];西安电子科技大学;1998年
8 蓝益鹏;永磁直线电机伺服系统鲁棒控制的研究[D];沈阳工业大学;2007年
9 盛守照;前向神经网络学习问题研究及其在转台控制中的应用[D];南京航空航天大学;2005年
10 王松;永磁同步电机的参数辨识及控制策略研究[D];北京交通大学;2011年
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1 薛鹏;永磁同步伺服电动机二自由度控制[D];沈阳工业大学;2006年
2 张媚;电液伺服系统实时控制与先进控制方法的研究[D];南京航空航天大学;2003年
3 李喆;三轴数控铣床开放式控制系统的开发研究[D];沈阳工业大学;2004年
4 穴洪刚;转塔伺服系统设计及PID参数整定方法研究[D];南京理工大学;2004年
5 马艳玲;含齿隙环节伺服系统的补偿控制[D];西安电子科技大学;2008年
6 王涛;功能块编程在剪板机定长送料伺服控制中的应用[D];青岛大学;2009年
7 闫景富;大气激光通信系统中APT技术研究[D];长春理工大学;2004年
8 董翠英;基于逆系统方法的内模控制及其在伺服系统低速问题中的研究[D];北京化工大学;2004年
9 闻华光;全自动三维多功能惯导测试系统的研究[D];合肥工业大学;2005年
10 朱泽睿;DVD伺服系统控制软件的设计与实现[D];西安电子科技大学;2001年
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