迟滞特性的相似性建模方法研究

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1、迟滞特性的相似性建模方法研究高佳2016年1月中图分类号：O303UDC分类号：530迟滞特性的相似性建模方法研究作者姓名高佳学院名称自动化学院指导教师董宁副教授答辩委员会主席刘向东教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月StudyontheSimilarityModelingofHysteresisCandidateName：JiaGaoSchoolorDepartment:SchoolofAutomationFacultyMentor:Associat

2、eProf.NingDongChair,ThesisCommittee：Prof.XiangdongLiuDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：January，2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位

3、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要迟滞特性是一类非常常见的系统非线性特性，它广泛存在于自动控制、土木工程、电力工程、光学仪器工程等多种领域。很多迟滞非线性材料由于其定位精度高、驱动力大和快速响应等特点而被广泛应用于精密加工和定位系统中。然而存在于这些系统中的迟滞非线性不仅会降低系统的控制精度

4、，甚至还会造成系统不稳定。因此，对迟滞非线性的研究具有重要的实际意义。然而，传统的建模方法计算比较复杂，占用存储空间较大。为此，本文开展了对迟滞模型相似性建模方法的研究，这种模型没有复杂的运算，也不需要大量的存储空间。首先，基于Bouc-Wen模型通用性强且数学表达式比较简单等优点，介绍了经典Bouc-Wen模型的数学描述及其迟滞特性。研究了经典Bouc-Wen模型的几何相似性和时间尺度相似性，并采用Euclidean距离函数来进行相似性度量；分别用最小二乘法和粒子群优化算法对相似性模型进行参数估计。其次，

5、在研究了Bouc-Wen模型相似性的基础上，针对简单的线性模型（一阶线性模型和二阶线性模型）研究其相似特性。采用Euclidean距离函数来进行相似性度量，分别用最小二乘算法和粒子群优化算法对相似性模型进行参数估计。最后，考虑到实际迟滞材料的模型结构，基于前面对Bouc-Wen模型和线性模型相似特性的研究，将二者组合，构成类Hammerstein模型，研究其相似特性。同样采用Euclidean距离函数来进行相似性度量，分别用最小二乘算法和粒子群优化算法对相似性模型进行参数估计。关键词：迟滞特性；Bouc-W

6、en模型；几何相似性；时间尺度相似性；参数估计I北京理工大学硕士学位论文AbstractHysteresisnonlinearityisakindofverycommonnonlinearcharacteristicswhichwidelyexistsinmanyfields,suchasautomaticcontrol,civilengineering,electricalengineering,opticalinstrumentengineeringandsoon.Alotofhysteresisnon

7、linearmaterialsarewidelyusedinprecisionmachiningandpositioningsystemsduetoitshighpositioningaccuracyandthefastresponsecharacteristics.Yetthehysteresisnonlinearitywhichexistsinthesesystemswillnotonlyreducethecontrolprecisionofthesystem,butalsocausesystemins

8、tability.Therefore,thestudyofhysteresisnonlinearityhasimportantpracticalsignificance.However,traditionalmodelingmethodismorecomplexandtakesuplargerstoragespace.Tothisend,thisthesiswillstudyamodelingmethodbase