| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-31页 |
| 1.1 引言 | 第13页 |
| 1.2 IPMC材料介绍 | 第13-18页 |
| 1.2.1 IPMC结构 | 第13-14页 |
| 1.2.2 IPMC特性 | 第14-17页 |
| 1.2.3 IPMC变形机理 | 第17-18页 |
| 1.3 课题研究概况 | 第18-26页 |
| 1.3.1 国外研究概况 | 第18-24页 |
| 1.3.2 国内研究概况 | 第24-25页 |
| 1.3.3 IPMC建模和控制研究 | 第25-26页 |
| 1.4 课题来源及研究目的与意义 | 第26-27页 |
| 1.4.1 课题的来源 | 第26页 |
| 1.4.2 研究目的和意义 | 第26-27页 |
| 1.5 本文的研究工作及内容安排 | 第27-31页 |
| 1.5.1 研究主要内容与创新点 | 第27-28页 |
| 1.5.2 论文的内容安排 | 第28-31页 |
| 第2章 IPMC的特性研究 | 第31-57页 |
| 2.1 IPMC驱动特性测试实验平台 | 第31-36页 |
| 2.1.1 驱动特性实验原理框图 | 第31页 |
| 2.1.2 信号处理平台 | 第31-32页 |
| 2.1.3 虚拟实验仪器开发 | 第32-33页 |
| 2.1.4 信号输出与采集 | 第33-34页 |
| 2.1.5 位移测量系统 | 第34-35页 |
| 2.1.6 功率放大器 | 第35-36页 |
| 2.1.7 驱动特性实验平台方案 | 第36页 |
| 2.2 IPMC驱动特性 | 第36-45页 |
| 2.2.1 不同信号激励下IPMC的响应特性 | 第36-38页 |
| 2.2.2 不同频率激励下IPMC的响应特性 | 第38-41页 |
| 2.2.3 不同幅值激励下IPMC的响应特性 | 第41-43页 |
| 2.2.4 不同材料尺寸对IPMC响应的影响 | 第43-45页 |
| 2.2.5 环境湿度对IPMC响应的影响 | 第45页 |
| 2.3 IPMC的感知特性 | 第45-50页 |
| 2.3.1 感知特性实验原理 | 第46页 |
| 2.3.2 振动计设计 | 第46-47页 |
| 2.3.3 电荷测量电路设计 | 第47-48页 |
| 2.3.4 微弱应力测量模块开发 | 第48-50页 |
| 2.4 IPMC驱动/感知一体化结构 | 第50-51页 |
| 2.5 IPMC的非线性特性 | 第51-55页 |
| 2.5.1 磁滞特性 | 第51-54页 |
| 2.5.2 蠕变特性 | 第54-55页 |
| 2.6 本章小结 | 第55-57页 |
| 第3章 IPMC驱动特性辨识与建模 | 第57-74页 |
| 3.1 辨识信号设计 | 第57-58页 |
| 3.2 模型结构的设计 | 第58-64页 |
| 3.2.1 模型阶次选择 | 第58-62页 |
| 3.2.2 模型结构选取 | 第62-64页 |
| 3.3 参数辨识准则 | 第64-66页 |
| 3.4 基于LabVIEW的参数在线辨识系统 | 第66-68页 |
| 3.5 辨识结果与仿真 | 第68-73页 |
| 3.6 本章小结 | 第73-74页 |
| 第4章 IPMC非线性特性的辨识与建模 | 第74-97页 |
| 4.1 IPMC磁滞特性的建模 | 第74-90页 |
| 4.1.1 磁滞特性模型 | 第74-75页 |
| 4.1.2 经典preisach在线辨识模型 | 第75-84页 |
| 4.1.3 PI在线辨识模型 | 第84-90页 |
| 4.1.4 IPMC两种磁滞建模方法的比较 | 第90页 |
| 4.2 IPMC蠕变特性的建模 | 第90-94页 |
| 4.2.1 IPMC的蠕变模型 | 第90-91页 |
| 4.2.2 蠕变模型的辨识算法 | 第91-92页 |
| 4.2.3 IPMC蠕变特性离线辨识及仿真 | 第92-94页 |
| 4.3 IPMC磁滞和蠕变特性的混合模型 | 第94-96页 |
| 4.3.1 磁滞和蠕变特性的混合模型 | 第94-95页 |
| 4.3.2 磁滞蠕变混合模型的辨识及仿真 | 第95-96页 |
| 4.4 本章小结 | 第96-97页 |
| 第5章 IPMC的控制算法研究 | 第97-128页 |
| 5.1 IPMC线性模型的模糊PID自适应控制器设计 | 第97-99页 |
| 5.2 IPMC非线性磁滞特性的逆补偿控制 | 第99-110页 |
| 5.2.1 逆补偿控制预备知识 | 第99-100页 |
| 5.2.2 自适应逆控制介绍 | 第100-101页 |
| 5.2.3 逆模型存在性以及输入输出稳定性证明 | 第101-104页 |
| 5.2.4 PI磁滞模型的逆模型求解 | 第104-108页 |
| 5.2.5 PI模型的自适应逆控制 | 第108-110页 |
| 5.3 IPMC非线性蠕变特性控制 | 第110-114页 |
| 5.3.1 蠕变自适应逆控制 | 第110-112页 |
| 5.3.2 蠕变非线性经典PID控制设计及仿真 | 第112-113页 |
| 5.3.3 两种控制算法的比较 | 第113-114页 |
| 5.4 IPMC非线性磁滞蠕变特性的自适应逆补偿控制 | 第114-118页 |
| 5.4.1 磁滞蠕变混合模型自适应逆控制的第一种结构 | 第114-116页 |
| 5.4.2 磁滞蠕变混合模型自适应逆控制的第二种结构 | 第116-118页 |
| 5.4.3 两种结构自适应逆控制比较 | 第118页 |
| 5.5 IPMC驱动/感知一化系统设计 | 第118-127页 |
| 5.5.1 系统结构 | 第119-120页 |
| 5.5.2 压电智能悬臂梁力学模型 | 第120-123页 |
| 5.5.3 模型变换 | 第123-125页 |
| 5.5.4 悬臂梁LQR控制器设计 | 第125-127页 |
| 5.6 本章小结 | 第127-128页 |
| 第6章 IPMC驱动器的分数阶建模 | 第128-137页 |
| 6.1 分数阶理论概况 | 第128-129页 |
| 6.2 基于分数阶的模型辨识 | 第129-130页 |
| 6.3 IPMC驱动器分数阶建模现状 | 第130-131页 |
| 6.4 IPMC驱动器分数阶模型的建立 | 第131-136页 |
| 6.4.1 实验及数据分析 | 第131-132页 |
| 6.4.2 分数阶模型的非线性最小二乘估计辨识算法 | 第132-134页 |
| 6.4.3 IPMC驱动器的分数阶模型 | 第134-136页 |
| 6.5 本章小节 | 第136-137页 |
| 第7章 IPMC驱动器的分数阶控制 | 第137-148页 |
| 7.1 分数阶控制器理论发展概况 | 第137-138页 |
| 7.2 分数阶PID控制器设计 | 第138-139页 |
| 7.3 分数阶控制器的Matlab实现 | 第139-140页 |
| 7.4 IPMC分数阶控制与整数阶控制比较 | 第140-143页 |
| 7.4.1 基于IPMC整数阶模型的控制 | 第141-142页 |
| 7.4.2 基于IPMC分数阶模型的控制 | 第142-143页 |
| 7.5 IPMC分数阶PI~λD~μ控制器参数对系统控制性能的影响 | 第143-147页 |
| 7.5.1 分数阶次λ和μ对系统控制性能的影响 | 第143-145页 |
| 7.5.2 K_p、K_i、K_d对系统控制性能的影响 | 第145-147页 |
| 7.6 小结 | 第147-148页 |
| 第8章 总结与展望 | 第148-150页 |
| 8.1 工作总结 | 第148-149页 |
| 8.2 下一步研究展望 | 第149-150页 |
| 参考文献 | 第150-165页 |
| 致谢 | 第165-166页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第166-167页 |
| 作者简历 | 第167页 |
