不确定机械问题的建模与控制补偿

机械工业出版社非线性摩擦是一种复杂的、非线性的、具有不确定性的自然现象。为了提高系统性能，必须减小或消除摩擦对系统性能的不利影响，解决摩擦问题对提高机电产品性能具有重要意义。从这一实际出发，本书以摩擦学和非线性控制理论为基础，以非线性摩擦的自适应模糊建模与控制补偿为研究内容，以减小或消除摩擦对机械系统性能的影响为目标，以理论研究和实验相结合为手段，以目前在工程中广泛应用的机械手和医疗设备为应用对象，研究摩擦的智能建模与控制补偿的特性，逐步建立摩擦的智能建模与控制补偿的理论体系，并将研究得出的理论应用于工程实践，力求最大可能降低摩擦所带来的危害及提高设备的控制精度，进而为提高相关企业产品的技术含量做出努力。
本书可作为机电行业的从业人员参考使用，也可用为大专院校相关专业师生的辅助教材。

前言
第1章非线性摩擦的基础知识1
11机械动力学中的非线性问题1
12非线性摩擦问题1
121摩擦的特性1
122摩擦的危害2
123如何消除摩擦影响3
13非线性摩擦的建模3
131摩擦的静态模型3
132摩擦的动态模型7
133基于智能系统的摩擦模型13
134基于数据驱动的摩擦模型13
14非线性摩擦的补偿方法15
141基于传统摩擦模型的补偿方法15
142非模型的补偿方法17
143智能系统的摩擦补偿方法19
15本章小结20
参考文献21
第2章非线性系统的模糊建模方法27
21常用的建模方法27
22模糊建模的基本理论基础32
221模糊集合及其表示法33
222隶属函数35
223模糊规则和模糊推理36
224常见的几种模糊系统37
225模糊系统的通用逼近性39
23WM算法及需改进的问题39
231WM算法的主要步骤40
232MW算法需要改进的地方43
24iWM算法及需改进的问题44
241iWM算法的主要思想44
242iWM算法需改进的问题45
25一种新的DM算法建立模糊模型45
251提取完备的模糊规则库45
252建立鲁棒模糊模型48
253WM和DM算法仿真对比48
254iWM和DM算法仿真对比52
26本章小结54
参考文献54
第3章摩擦模糊模型的规则提取与自适应控制补偿57
31现有摩擦模型的不足57
32数据挖掘方法建立摩擦的静态模糊模型58
321摩擦实验数据的采集58
322摩擦模糊规则库的提取59
323建立摩擦的静态模糊模型61
33摩擦模糊模型的自适应机制62


不确定机械问题的建模与控制补偿目录

34仿真实验64
341系统参数选择65
342摩擦建模的模糊规则提取65
343摩擦模糊模型的自适应控制补偿66
344仿真结果与分析67
35本章小结69
参考文献69
第4章基于两种状态估计的摩擦控制补偿对比71
41问题描述71
42机器人模型71
43PD输出反馈控制72
431基于高增益观测器的PD输出反馈控制73
432基于数字差分的PD输出反馈控制73
433两种方法的仿真对比73
44本章小结76
参考文献76
第5章基于模糊观测器的多摩擦环节建模与控制补偿77
51问题描述77
52模糊观测器现状77
53数学模型79
54多摩擦环节的模糊建模与状态估计81
541多摩擦环节的模糊建模81
542状态估计与误差系统82
543自适应模糊估计器83
544有界性分析84
545状态估计的仿真86
55鲁棒自适应控制器设计90
551控制器设计90
552控制器仿真91
56本章小结93
参考文献93
第6章非线性摩擦的双调节模糊建模与鲁棒自适应控制95
61引言95
62不确定机械动力系统95
621问题描述95
622摩擦模型与补偿96
623摩擦模型的辨识与自适应特性97
63摩擦的模糊建模与鲁棒控制98
631摩擦的自适应模糊建模方法98
632鲁棒控制器设计99
64鲁棒性能指标分析100
65数值结果102
651传统摩擦模型的自适应特性103
652单参数调节摩擦模糊模型的自适应特性103
653双参数调节摩擦模糊模型的自适应特性108
66本章小结111
参考文献111
第7章非线性摩擦诱发的自激振动与主动控制113
71自激振动113
72摩擦诱发的自激振动113
721一个典型的数学模型113
722摩擦自激振动解析解的争议114
723摩擦自激振动的数值分析116
73摩擦自激振动的主动控制118
731模糊神经网络建立摩擦模型118
732摩擦自激振动的主动控制理论121
74数值结果123
741系统参数设置123
742模糊神经网络补偿器的初始化设置123
743模糊神经网络补偿器的自适应参数125
744Coulomb摩擦诱发振动的主动控制125
745Stribeck摩擦诱发振动的主动控制126
75本章小结127
参考文献127
第8章机器手实验系统与模糊控制补偿设计实例129
81引言129
82机器手的控制系统结构129
821机械子系统的构造129
822上位机子系统130
823下位机子系统132
824电动机驱动子系统138
825编码器和电动机子系统139
83机器人的控制方法140
831PD基础控制140
832模糊补偿控制141
833模糊PD控制的实验142
84本章小结143
参考文献143
第9章多任务实时系统设计与控制补偿及其应用144
91嵌入式实时系统144
911嵌入式系统144
912嵌入式实时系统概念145
913嵌入式实时系统的特点145
914嵌入式实时系统的分类与调度146
915常见的嵌入式实时操作系统147
92实时多任务Linux操作系统148
921Linux简介148
922嵌入式Linux简介149
923嵌入式实时系统RTLinux简介150
924嵌入式实时系统RTAILinux简介151
93系统的硬件设计153
931PET／CT简介153
932PET机电控制系统154
94系统的软件设计156
941系统整体结构156
942系统软件设计方法159
95信息传递过程实例159
951网络传递信息160
952信号量传递信息163
953邮箱传递信息165
96不确定问题的校正与补偿处理167
961间隙补偿与打滑校正167
962不确定振动的补偿处理168
97本章小结170
参考文献170