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《基于遲滯算子的遲滯非線性系統(tǒng)建模與控制研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要·基于遲滯算子的遲滯非線性系統(tǒng)建模與控制研究摘要隨著微／納米技術(shù)的迅速發(fā)展，以壓電陶瓷、形狀記憶合金、磁致伸縮材料等智能材料構(gòu)成的執(zhí)行器在微定位、微位移等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。然而，寄生于這些智能材料中的遲滯非線性不但會(huì)降低系統(tǒng)的控制精度，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。遲滯作為是一種非常規(guī)的非平滑的非線性，它的復(fù)雜性表現(xiàn)在多映射性和記憶性。另外，具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)作為一種特殊結(jié)構(gòu)的遲滯非線性系統(tǒng)，由于前一個(gè)動(dòng)態(tài)模塊的限制，難以直接對(duì)遲滯進(jìn)行補(bǔ)償。其特有的三明治結(jié)構(gòu)，加上遲滯非線性的復(fù)雜性使得經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都難以對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效的
2、控制。因此本文研究了具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)的建模與控制問題。p論文的主要內(nèi)容首先建立兩類遲滯模型，其一，對(duì)Preisach類遲滯非線性建立l—了基于遲滯算子的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。其二，對(duì)一般的遲滯非線性，通常具有速率相關(guān)特性(遲滯輸出與輸入信號(hào)的變化率或者頻率相關(guān))，通過引入一個(gè)Duhem算子，實(shí)現(xiàn)了遲滯非線性的動(dòng)態(tài)建模。然后針對(duì)上面兩類遲滯非線性，通過引入遲滯逆算子和Duhem逆算子分別給出其相應(yīng)的遲滯逆模型，應(yīng)用反饋學(xué)習(xí)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)遲滯非線性的補(bǔ)償。最后對(duì)具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制器。其思路為：抵消前一個(gè)動(dòng)態(tài)模塊將其轉(zhuǎn)化為一般的遲滯
3、非線性系統(tǒng)，基于所建的模型，運(yùn)用偽控制方案設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器。在眾多的遲滯模型中，Preisach模型是應(yīng)用最廣泛的一類模型，但是具有實(shí)現(xiàn)形式復(fù)雜、在線更新困難的缺點(diǎn)。為了克服Preisach模型的這些缺點(diǎn)，建立基于算子的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型。由于遲滯的不平滑和多映射性，難以采用常規(guī)方法對(duì)其建模。本文基于空間擴(kuò)張的方法，提出一個(gè)遲滯算子來擴(kuò)張遲滯的輸入空間，在三維空間上將遲滯的多映射轉(zhuǎn)化為一一映射，同時(shí)證明了輸入空間的緊致性和一一映射的連續(xù)性。這樣利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近這個(gè)一一映射從而建立一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯模型。一般遲滯非線性具有速率相關(guān)特性
4、，因此需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)遲滯建模。本文從系統(tǒng)’該研究受國(guó)家自然科學(xué)基金(項(xiàng)日號(hào)：60572055，50265001)資助述遲滯逆狀態(tài)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來逼近遲滯逆狀態(tài)與遲滯逆輸出之間的映射從而實(shí)現(xiàn)對(duì)一般遲滯逆的辨識(shí)。在逆模型的應(yīng)用方面，應(yīng)用反饋學(xué)習(xí)的方法來調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)從而補(bǔ)償遲滯非線性。在具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)的控制方面，針對(duì)三明治系統(tǒng)特殊的結(jié)構(gòu)，首先對(duì)三明治系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，利用逆系統(tǒng)來近似補(bǔ)償前一個(gè)動(dòng)態(tài)模型從而將具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一般的遲滯非線性系統(tǒng)。然后運(yùn)用偽控制方案，基于所建立的遲滯模型設(shè)計(jì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器。利用Lyapun
5、ov方法證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性并推導(dǎo)出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值自適應(yīng)調(diào)整律和控制律。綜上所述，論文取得以下創(chuàng)新成果：1．利用基于遲滯算子的輸入空間擴(kuò)張的方法，建立Preisach類遲滯非線性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。該模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了辨識(shí)算法，可以在線調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值以適應(yīng)不同條件下的遲滯辨識(shí)。利用遲滯算子進(jìn)行輸入空間擴(kuò)張，在三維空間將遲滯非線性的多值映射轉(zhuǎn)化為一一映射，為用傳統(tǒng)的辨識(shí)方法打下了基礎(chǔ)?？朔藨?yīng)用Preisach模型實(shí)現(xiàn)形式摘要復(fù)雜、在線更新困難的缺點(diǎn)。為了描述遲滯的速率相關(guān)特性，建立基于Duhem算子的動(dòng)態(tài)遲滯模型。該模型實(shí)現(xiàn)了遲滯的動(dòng)態(tài)建模，克
6、服了Preisach模型等靜態(tài)模型的缺點(diǎn)。針對(duì)Preisach類的遲滯非線性和一般遲滯非線性，分別提出遲滯逆算子和Duhem逆算子建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)遲滯逆模型。同樣利用遲滯逆算子來擴(kuò)張輸入空間從而將遲滯逆的多值映射轉(zhuǎn)化為一一映射。運(yùn)用反饋學(xué)習(xí)方法來調(diào)整逆模型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值以補(bǔ)償遲滯非線性。為遲滯非線性系統(tǒng)的直接逆控制、內(nèi)?？刂频瓤刂品桨柑峁┝死碚摶A(chǔ)。首次對(duì)具有遲滯非線性的三明治系統(tǒng)設(shè)計(jì)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制器。將遲滯三明治系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成一般的遲滯非線性系統(tǒng)，基于所建的遲滯模型，運(yùn)用偽控制方案實(shí)現(xiàn)對(duì)三明治系統(tǒng)的控制，拓展了三明治系統(tǒng)的研究范圍。關(guān)鍵詞
7、：遲滯非線性；三明治系統(tǒng)；建模；逆模型；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；自適應(yīng)控制L海交通大學(xué)博：L學(xué)位論文二、手、<，：●AbstractModelingandControlforHysteresisSystemsBasedonHystereticOperatorABSTRACTWiththedevelopmentofmicron／nanometertechnology,thesmartmaterialssuchaspiezoceramic，shapememoryalloysandmagnetostrictivearewidelyusedasactuators
8、forthepurposeofmicro-positioningandactivecontr01．However,oneofdrawbacksofsmartmaterialsis
