時滯濾波理論及其工程應(yīng)用

內(nèi)容概要

時滯濾波是有意識地在系統(tǒng)中引入時滯環(huán)節(jié)，將脈沖序列與參考命令卷積形成的整形命令作為控制信號，消除柔性系統(tǒng)殘留振動的一種控制技術(shù)。時滯濾波作為一種前饋型開環(huán)控制方法，因它的簡單易用性、對模型誤差的魯棒性，以及能與輸入信號實時作用而很快成為抑制柔性系統(tǒng)殘留振動的一種有效方法。    全書主要內(nèi)容包括三部分，第一部分全面系統(tǒng)地介紹了時滯濾波的基本思想、基本原理和基本設(shè)計方法；第二部分重點敘述提高時滯濾波器的魯棒性、最優(yōu)性、實用性的理論和方法；第三部分討論時滯濾波理論在工程中的應(yīng)用。    本書可供高等院校、科研機構(gòu)等從事機械設(shè)計理論、機械電子工程、工業(yè)自動化和計算機應(yīng)用等專業(yè)的師生和研究人員及相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員參考使用。

作者簡介

　　梅雪松，研究領(lǐng)域或方向：1、高速、高精度機電系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和控制技術(shù)；2、開放式運動控制和遠程控制技術(shù)。工作簡歷：1991年6月博士研究生畢業(yè)于西安交通大學(xué)，獲博士學(xué)位并留校任教至今；其間，于1998年赴日本東京農(nóng)工大學(xué)進行為期一年的訪問研究，2000年作為訪問教授再次赴日本東京農(nóng)工大學(xué)進行合作研究，2003年3月獲日本JSPS資助作為訪問教授在日本京都大學(xué)開展短期學(xué)術(shù)交流。社會兼職：中國機械工程學(xué)會青年工作委員會委員、全國自學(xué)考試委員會機械類委員兼秘書長、全國高校機床研究學(xué)會理事兼秘書長。先后主講了高速高精度加工技術(shù)、金屬機床概論和設(shè)計、機械系統(tǒng)集散式控制、數(shù)控技術(shù)與裝備等本科生、研究生課程；迄今培養(yǎng)碩士、博士生27名。一直致力于開展以高檔數(shù)控機床和IC精密機械等為對象的高速、高精度運動控制與補償研究、開放式運動控制器研究、基于局域網(wǎng)和因特網(wǎng)的工控設(shè)備遠程控制研究等研究與開發(fā)工作。

書籍目錄

序前言第1章　緒論  1.1　柔性系統(tǒng)及其殘留振動  1.2　抑制柔性系統(tǒng)殘留振動的方法  1.3　時滯控制  1.4　時滯濾波  1.5　本書的主要內(nèi)容第2章　時滯濾波理論  2.1　時滯濾波的基本思想  2.2　時滯濾波器的基本原理  2.3　時滯濾波器的零點分布  2.4　時滯濾波器的靈敏度曲線  2.5　時滯濾波器的幅頻特性  2.6　本章小結(jié)第3章　時滯濾波器  3.1　時滯濾波器的基本設(shè)計方法  3.2　基于矢量圖設(shè)計時滯濾波器  3.3　典型時滯濾波器  3.4　典型時滯濾波器的性能分析  3.5　本章小結(jié)第4章　時滯濾波器的魯棒性研究  4.1　時滯濾波器的魯棒性  4.2　基于矢量圖設(shè)計魯棒EI時滯濾波器  4.3　基于幅頻特性設(shè)計魯棒EI時滯濾波器  4.4　零點配置法設(shè)計魯棒EI時滯濾波器  4.5　本章小結(jié)第5章　時滯濾波器的性能優(yōu)化  5.1　減小時滯濾波器的時滯  5.2  優(yōu)化系統(tǒng)振動幅值  5.3　降低系統(tǒng)振動能量  5.4　降低系統(tǒng)的沖擊響應(yīng)  5.5　本章小結(jié)第6章　閉環(huán)時滯濾波系統(tǒng)  6.1  閉環(huán)時滯濾波系統(tǒng)  6.2　外置型閉環(huán)時滯濾波系統(tǒng)  6.3　內(nèi)置型閉環(huán)時滯濾波系統(tǒng)  6.4　本章小結(jié)第7章　時滯濾波理論的工程應(yīng)用  7.1　熱處理爐的外置型閉環(huán)時滯濾波器控制  7.2　集中供熱系統(tǒng)的外置型閉環(huán)時滯濾波器控制  7.3　橋式起重機模擬試驗臺的時滯濾波器控制  7.4　雙擺龍門起重機的時滯濾波器控制  7.5　時滯濾波理論的應(yīng)用前景  7.6　本章小結(jié)參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章　緒論　　航天器、柔性機器人、起重機等具有撓性機械結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，可以歸結(jié)為具有剛性模態(tài)的柔性系統(tǒng)。在階躍信號作用下，系統(tǒng)表現(xiàn)出長時間的殘留振動，為了消除這一殘留振動，人們從材料、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和控制器設(shè)計等角度進行了大量的研究，尋找快速、有效地抑制柔性系統(tǒng)殘留振動的理論和方法。目前，抑制柔性機構(gòu)殘留振動的理論和方法很多，本書從時滯濾波的角度出發(fā)，有意識、合理地利用時滯來改善柔性系統(tǒng)的動力學(xué)特性，達到抑制柔性系統(tǒng)殘留振動的目的?！　?.1　柔性系統(tǒng)及其殘留振動　　隨著航天事業(yè)的發(fā)展，世界上科技發(fā)達國家發(fā)射了數(shù)量眾多的各種航天器，圖1.1所示的就是國際空間站和“神舟”一號宇宙飛船。這些航天器在空間環(huán)境中越來越多地用到各種輕型柔性外伸結(jié)構(gòu)，如太陽能帆板、熱輻射器、天線、柔性機械臂等。這些柔性外伸結(jié)構(gòu)可以看作是一種多自由度開鏈或閉鏈機構(gòu)，具有大跨度、輕質(zhì)量、小阻尼的特點。因此整個系統(tǒng)的動力學(xué)特性非常復(fù)雜，是一個時變、非線性的分布參數(shù)系統(tǒng)。在這種航天器的飛行和控制過程中，作用在航天器上的控制力不僅調(diào)整了航天器本身的位置和姿態(tài)，而且也激勵了撓性結(jié)構(gòu)件的各階振動模態(tài)。此外，外層真空環(huán)境中發(fā)生的流星雨、太陽風(fēng)、溫度差以及與其他航天器的對接碰撞等，都可能成為引起這些柔性外伸結(jié)構(gòu)劇烈振動的激勵源。　　……

編輯推薦

　　《時滯濾波理論及其工程應(yīng)用》的內(nèi)容是將目前零星、分散的時滯濾波領(lǐng)域中的研究成果經(jīng)過系統(tǒng)地分析整理，歸納出時滯濾波的基本理論和基本方法，更重要的是通過對時滯濾波理論的進一步研究，探索了提高時滯濾波器的魯棒性、最優(yōu)性、實用性的理論和方法，充分發(fā)揮時滯特性潛在的優(yōu)點，開拓更多、更廣泛的工程應(yīng)用場合，最大限度地發(fā)揮時滯濾波理論的作用。目前，國內(nèi)還未見到時滯濾波這方面的專著出版，該書在一定程度上填補了這方面的空白，作者力求在書中全面反映出時滯濾波領(lǐng)域當(dāng)前的學(xué)術(shù)水平和發(fā)展方向，并為廣大讀者從事時滯濾波理論研究和控制系統(tǒng)設(shè)計時提供一些有益的思路。

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