赵海潮的外文翻译

1、赵海潮的外文翻译 理工学院 毕业设计(论文)外文资料翻译 专 业： 热能与动力工程 姓 名： 赵海潮 学 号： 09l0504133 外文出处： applied acoustics, xxxx年 月 日 附件1：外文资料翻译译文 建模与控制气动倒立摆 摘要 本文介绍了由线性气动电机驱动倒立摆系统建模的结果和搭载相对低成本基于电位器的位置测量系统。线性化模型是基于对包括著名的摩擦效应整个摆系统的非线性模型推导的。线性模型被用作用于基于lqr和lqr优化程序状态反馈控制器的设计的基础。线性状态反馈控制器通过非线性摩擦效应的补偿器增加，其设计是基于实验鉴定适当的静摩擦模式的结果。建议摆控制器结构已经

2、通过计算机模拟和一个建立气动倒立摆的实验研究验证。 文章历史 于xxxx年9月17日收到初稿 于xxxx年2月4日收到修改稿 于xxxx年3月30日采纳 于xxxx年4月26日在站发布 关键字 气动系统 建模 摩擦力 优化方法 线性二次控制 线性二次型高斯控制 1 引言 倒立摆是一类欠驱动的，高阶非线性，非最小相位系统的典型代表，它们的特点是一个不稳定的平衡点。因此，其行为可以被用于在分析和稳定控制许多类似的系统，比如：两轮移动具有高重心机器人1,2，单和多连杆式机械手3，双足机器人的四肢4,5，摩托车，自行车，导弹和类似的本质上是不稳定的系统（参看6和其中的参考文献）。比例积分微分控制（pi

3、d）和比例微分控制（pd）可用于稳定倒立摆在其直立位置（即不稳定平衡点），所建议的7,8。由于pid和pid控制器比摆本身低阶，只有他们不能有效控制 所有的钟摆状态变量（模式）。因此，他们是通常是由一个全阶控制器取代7，或通过增强在线适应机制8。一个基于线性倒立摆模型的线性状态反馈控制器可以用来控制倒立摆的所有状态7,9，并且也可以被扩展于扰动观测1，以提高干扰抑制性能。然而，这种类型的控制器不能适合大摆偏转角从平衡点这种情况，因为在这种情况下，线 性模型可以是无效的。因此，更复杂的控制器结构在文献中已经提出，以确保坚固和稳定控制系统行为为了广泛的倒立摆操作。这些包括以下: 1.根据h设计的程

4、序调节的鲁棒状态反馈控制器10， 2.基本形式的滑模控制器11，或延长倒立摆的不确定性模型的估计12,13（例如，摩擦力）， 3.基于线性状态空间倒立摆14模型的广义预测控制（gpc），或takagi-sugeno模糊模型15， 4.基于仿射非线性状态空间模型16的模型预测控制（mpc），神经络模型3，或混合模型17 5.扩展了第二个神经络在线辨识摆模型的神经络控制器和控制器络适配18 6.takagi-sugeno型19的模糊控制器，和模糊神经络控制20,21。 随着理论和仿真研究的例外14-16,18，这是一个假设下进行理想化的倒立摆器，大多数作者认为电动机的倒立摆动作由于其固有的大带宽。

5、这些措施包括以下内容：通过适当的联系机制将一个dc伺服电机连接到摆平台（车）8，或直接连接到车轮钟摆状轮式移动机器人的1，直流线性电机9,22，矢量控制交流感应电机19，和链接到一个永磁伺服电动机（pmsm）13,21轨道式倒立摆。替代方案中，低带宽致动器，如那些基于气动或液压马达，没有考虑。通常，倒立摆的偏转角和速度，摆锤平台的速度和位置由绝对装置或增量编码器测量1,3,9,12,13,20-22。额外的传感器（如陀螺仪）已在添加两轮移动机器人的特殊情况下为了提高其扰动排斥1。 本文研究利用的可能性基于电位器位置气动马达型执行器测量设置，作为一个相对低成本/低带宽替代电动马达为基础的倒立摆控

6、制系统基于编码器的位置/速度传感器。本文呈现线性二次（lq）和线性二次设计高斯（lqg）状态反馈基于线性控制器倒立摆系统的模式。为了在显着摩擦的存在下提高摆系统性能，状态反馈控制器增加了一个补偿器。该控制系统验证通过计算机模拟和实验。本文的结构安排如下。第2节介绍了实验气动驱动的倒立摆系统的设置。倒立摆系统的非线性模型线性气动马达和面向线性化控制器的设计模型在第3节介绍。第4节是lq和lqr状态反馈控制器设计，补偿非线性摩擦效应。仿真和实验的结果所提出的控制系统的验证，在第5节给出。总结在第6节给出。 2 实验装置 该气动驱动倒立摆基于线性气动马达的实验装置最近已经在萨格勒布大学开发23。倒立

7、摆实验装置的照片示于图1。通过枢轴摆锤铰接到无杆的气动致动器。致动器（汽缸）的特征在于行程长度lc0：5米，活塞直径d15毫米。该摆偏转角（角位置）是通过旋转伺服电位器测量的。活塞的线性运动是由一个电压控制比例方向控制来控制阀连接到两个气缸室。比例阀带宽大约为100赫兹24。活塞/滑块位置通过0.5m旅行长度水平线性电位计测量，直接连接到致动器。电位器具有0.25%指定重复性和0.05%满量程的线性度。压力换能器被添加到设置以测量在这两个汽缸室的空气压力。实验装置的数据采集和控制通过利用一个配备了pcmcia收购和控制卡的便携式（笔记本）电脑实现。该卡包括16个模拟输入和两个模拟输出具有16位分辨率和10 v范围。数据采集和控制例程在matlab的实时车间下实施。 3过程模型 本节介绍了数学建模的结果倒立摆系统，气动执行机构。基于摆系统的非线性模型，还提出了线性化控制为导向模型。 图1 气动驱动倒立摆实验装置示意图 图2 倒立摆物理模型 3.1 倒立摆系统的物理模型 3.1.1 摆子系统 图2展示了倒立摆系统的物理模型包括质量和气缸（致动器）的摩擦效应。假定