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
2.3 WM算法及需改进的问题 39
2.3.1 WM算法的主要步骤 40
2.3.2 MW算法需要改进的地方 43
2.4 iWM算法及需改进的问题 44
2.4.1 iWM算法的主要思想 44
2.4.2 iWM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
2.5.3 WM和DM算法仿真对比 48
2.5.4 iWM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
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
4.3 PD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
7.4.4 Coulomb摩擦诱发振动的主动控制 125
7.4.5 Stribeck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
8.3.1 PD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
9.2.1 Linux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
9.3.1 PET/CT简介 153
9.3.2 PET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