导读:本文包含了微操作控制论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:操作,操作平台,机械手,视觉,驱动器,模型,位置。
微操作控制论文文献综述
胡俊峰,杨明立,郑昌虎[1]（2018）在《压电微操作平台的复合控制》一文中研究指出由于压电驱动器的迟滞现象会使微操作平台出现非线性问题,严重影响了其运动精度和重复定位精度。为了解决该问题,提出一种前馈补偿同反馈调节相结合的复合控制算法。联合离散Preisach模型与支持向量机建立反映平台迟滞现象的理论模型,基于该模型采用迭代搜索方法得到离散Preisach逆模型,根据该逆模型对平台进行前馈补偿。反馈调节采用比例-积分-微分(propotion-integral-derivative,简称PID)控制,以校正前馈补偿无法消除的偏差及由模型不确定性所引起的误差。为了说明所提出的控制方法的可行性,对复合控制、前馈控制和PID进行实验验证比较分析,实验结果表明,所提出的控制方法具有更好的控制精度和响应快速性。(本文来源于《振动.测试与诊断》期刊2018年03期）
梁毕辉[2]（2018）在《基于体视微操作系统的标定及伺服控制研究》一文中研究指出科学技术不断发展进步,人类对微观领域的研究不断深入,微操作系统作为一种重要的研究工具越来越广泛地应用于该领域的研究中。所谓微操作,即通过某种控制手段对微米级以及更小尺寸量级的目标微物体进行移动,装配,定位等一系列操作的行为,而完成整套操作任务的设备统称为微操作系统。现如今,随着生物医学、微电子、纳米科技等领域地发展日渐成熟,对微操作系统的要求越来越高。为了满足需求,将微操作平台与机器视觉结合构成了基于双目视觉的微操作伺服控制系统。该系统拥有完善的自动控制反馈环节并可以与外界环境进行智能的信息交换,是如今微操作领域研究的重点课题。本文围绕微操作系统的伺服控制问题进行了整体系统规划,主要包括:显微视觉模块、运动控制模块,并针对这两大模块进行了重点研究。基于体式微操作系统伺服控制主要包括:显微系统下双目摄像机标定、微操作系统的全局标定、图像校正与立体匹配、伺服定位与控制。首先,针对显微系统复杂的光路关系,本文分析了光学显微镜的成像模型,并提出了一种适用于体视显微镜的摄像机标定模型。并推导出显微下双目摄像机标定的内外参数及畸变参数的求解方法,提出了优化模型。在VS2010编译环境下调用OpenCV相关数据库进行标定实验,验证了所提模型算法的实用性。然后,针对在微操作系统复杂环境下如何准确获取目标微物体位置信息的问题,在完成显微系统双目视觉标定的前提下,结合宏观机械手Eye-in-Hand系统理论,提出了微操作系统的全局标定策略,并对目标进行立体匹配获取目标的特征信息。然后设计了伺服控制器并用李雅普诺夫方法验证了控制器的稳定性。最后搭建了微动平台,分别完成了微操作系统全局标定实验与极限校正实验。然后在VC++编译环境中编写了MFC控制界面,读取之前实验获得的参数信息(包括:摄像机标定参数、系统标定参数、微物体特征信息和位置信息等)完成对微物体的伺服定位及控制实验。实验表明,体式微操作伺服控制系统具有精度高,对环境具有较强适应力等优点,能够满足微操作领域研究的需要,有很好的实用性。(本文来源于《燕山大学》期刊2018-05-01）
宋鹏[3]（2018）在《面向微操作的电热驱动器阻抗控制研究》一文中研究指出微操作技术是指对于微观尺度下的对象进行操作的相关技术,是支撑微机电、半导体、生物研究、医药开发等领域快速发展的关键技术。微操作的操作效果由操作工具的性能直接决定。操作工具通常由驱动器和执行器构成。其中,驱动器作为操作工具的核心驱动元件,决定了操作工具的响应能力和操作水平。但是,大多数驱动器的响应速度和动力学特性等指标不能满足复杂操作的要求,需要通过设计控制系统来改善其响应能力,最终提高微操作的效率和适应性。而目前大多数关于驱动器的控制研究还只停留在位置控制层面,没有考虑驱动器与环境间的交互问题,这限制了微操作操作水平的提高和应用范围的拓展。本文以常用的电热驱动器为主要研究对象,将主要用于宏观领域的阻抗控制技术引入微操作领域,从控制角度改善驱动器的响应速度和动态交互能力,从而提高操作工具性能,促进微操作技术的发展与应用。具体研究内容包括以下几个方面:(1)建立了电热驱动器的控制模型,并根据模型进行了控制系统的响应特性、稳态误差、稳定性和频率响应等分析,揭示了电热驱动器的响应特性。以分析结果作为理论依据,分别设计了比例控制器、比例微分控制器和前馈控制器,改善了电热驱动器的位置响应特性,为后续实现阻抗控制奠定了基础。(2)针对电热驱动器的特性,制定了有效的阻抗控制实现方案,分析并提出了阻抗控制器的设计方法。通过仿真和实验,检验了阻抗控制在改善电热驱动器交互能力方面的效果,并具体研究了各个阻抗参数对于控制系统响应的影响,为阻抗参数的设计提供指导。(3)为细胞操作实验平台开发了配套的操作软件,能够对显微相机、动平台、机械手、驱动电源等硬件进行程序控制,实现了图像实时显示、宏观运动控制、离散采样、数字控制器、数据输出与保存等功能,用于开展阻抗控制研究和细胞操作实验。(4)建立了电热驱动夹持器的控制模型,并通过参数辨识确定了模型参数。分析并研究了夹持器在细胞操作过程中的响应特性和阻抗参数对于夹持器交互能力的影响。针对电热驱动夹持器设计阻抗控制器,实现了对细胞的柔顺夹持操作。(本文来源于《北京工业大学》期刊2018-05-01）
胡俊峰,李永明,郑昌虎[4]（2018）在《基于模糊控制的微操作平台位置精度补偿方法》一文中研究指出由于压电式微操作平台的迟滞非线性会导致其位置精度和动态性能下降,且难以建立精确的迟滞非线性模型,采用一种基于模糊控制策略的位置精度补偿方法,以摆脱对迟滞模型的依赖。以一种一维压电式微操作平台为对象,以平台的位置偏差与偏差变化率为模糊输入,压电驱动器输入电压变化量为模糊输出,提出采用基于PID控制的实验数据获取经验来制定模糊规则的方法。通过模糊推理和解模糊过程,建立平台输入量与输出量之间的模糊关系,实现了可消除迟滞现象的自适应补偿。为了说明所提出的位置精度补偿方法的可行性,通过实验与PID控制进行比较,分析平台跟踪不同频率正弦信号的位置误差。实验结果表明,所提出的模糊控制方法能使平台具有更高的位置跟踪精度和更快的跟踪速度,并具有较好的自适应性。(本文来源于《工程设计学报》期刊2018年02期）
胡俊峰,郑昌虎,蔡建阳[5]（2017）在《一种微操作平台的自适应运动跟踪控制》一文中研究指出针对微操作平台的迟滞非线性和时变性,提出单神经元PID控制策略来对其进行运动跟踪控制,从而提高平台的运动精确性和响应快速性。采用RBF神经网络辨识器对微操作平台的梯度信息进行在线辨识,利用单神经元网络学习算法完成PID参数的在线自整定,实现微操作平台的自适应运动跟踪控制。为说明所提出控制方法的可行性,将其与普通PID控制方法进行了比较分析,实验结果表明,单神经元PID与普通PID控制的位移误差范围分别为-0.50.5μm、-2.52.5μm,调整时间分别为0.1s、0.4s,所提出控制方法具有更好的控制精度和响应快速性,并具有较强的自适应性。(本文来源于《中国机械工程》期刊2017年08期）
吴觉士[6]（2016）在《助力机械手提升系统及微操作力控制分析》一文中研究指出本文将详细分析助力机械手提升系统及微操作力控制。(本文来源于《现代制造技术与装备》期刊2016年10期）
杨依领[7]（2016）在《压电迭堆驱动的微操作器系统建模及控制技术研究》一文中研究指出由于人类社会和科学技术中研究对象的不断微细化,微纳操控技术广泛应用于微操作、微装配与微机电技术领域中。作为连接微观系统与宏观系统的核心部件,由压电迭堆微夹持器与微动平台构成的多自由度微操作器在微纳操作任务中具有极其重要的作用。然而,随着微操作器不断向多尺度、柔性化、小型化、高精度和易于控制方向发展,现有的微操作器及控制技术面临众多挑战:1)被操作物体的跨尺度和不规则特征要求微夹持器同时具有行程大、分辨率高、平动夹持、集成传感器和易于控制等优点,而微动平台则需要具有行程大、精度高、自由度多和输出位移解耦等特点。2)压电迭堆致动器的输出位移具有严重的非线性迟滞回环,需要有效补偿迟滞效应并精密控制微动平台的输出位移、微夹持器的输出位移与夹持力。3)对于特定微操作任务,需要将柔顺微夹持器固定在宏动平台上组成宏微夹持系统,以实现操作系统大范围和高精度运动的双重需求。如何有效地探究宏微夹持系统的动力学特性并抑制大范围宏动激起的柔顺微夹持器振动(偏移)一直是亟待解决的难题。针对以上问题,本文设计了由双驱动压电迭堆微夹持器和XY微动平台组成的多自由度微操作器以及包含柔顺压电微夹持器和单自由度宏动平台的宏微夹持系统,重点开展机构静力学与动力学建模、压电迭堆致动器迟滞非线性建模、精密轨迹跟踪控制、宏微夹持系统整体动力学建模以及轨迹规划等方面的研究。通过数值仿真与实验验证相结合,验证了所建模型与提出方法的可行性。论文研究内容分为七章:第一章叙述了论文研究背景及现状。从压电迭堆微操作器系统结构、机构静力学与动力学建模、迟滞非线性建模理论、微纳精密定位控制技术以及大范围宏运动下柔顺机构的振动控制等方面对压电微操作器系统中的关键技术进行阐述。第二章设计了由双驱动压电迭堆微夹持器和XY微动平台构成的多自由度微操作器。采用直圆柔性铰链设计包含桥式放大机构与平行四边形机构、压电迭堆致动器和位置/夹持力应变传感器的双驱动压电迭堆微夹持器。采用混合直圆-叶型柔性铰链设计包含双摇杆机构与平行四边形机构、压电迭堆致动器和激光传感器的XY微动平台。然后使用伪刚体方法建立机构静力学与动力学模型,并通过有限元分析验证系统模型。最后搭建实验系统,分析测试了微夹持器和微动平台的开环特性。第叁章提出微夹持器位置/夹持力同步控制策略。在第二章设计的双驱动压电迭堆微夹持器基础上,对微夹持器机构进行分解,将原来的"单输入-双输出"控制问题变为"双输入-双输出"问题,即在采用非线性模糊控制器(NFL)精密跟踪微夹持器左夹持臂输出位移轨迹的同时,使用PI控制器同步调整微夹持器右夹持臂夹持力,从而实现对微夹持器位置/夹持力轨迹的同步控制。为验证位置/夹持力同步控制策略的可行性,进行了4组典型轨迹(方波、正弦、变幅值、变频率)跟踪控制实验。第四章针对压电迭堆致动器的迟滞非线性问题,构建了一种精确表征非对称迟滞特性的Bouc-Wen模型。采用改进遗传算法对非对称Bouc-Wen迟滞模型参数进行辨识,并开展正弦衰减和任意轨迹的迟滞模型预测实验,验证了非对称Bouc-Wen迟滞模型和参数辨识方法的有效性。第五章研究多自由度微操作器的协同控制问题。在第四章建立的Bouc-Wen迟滞模型基础上,根据辨识得到的Bouc-Wen模型参数设计基于迟滞逆模型的前馈控制器,并在前馈控制器的基础上迭加PI控制器构成复合控制器,实现对微动平台输出位移的精密控制。然后将压电迭堆微夹持器固定安装在微动平台上,开展多自由度微操作器的协同控制。即在使用NFL/PI控制器同步、分阶段地控制压电迭堆微夹持器位置/夹持力轨迹的同时,使用复合控制器对压电迭堆微动平台的输出位移轨迹进行精密跟踪控制,实验结果验证了协同控制策略的可行性和有效性。第六章开展了宏微夹持系统动力学建模及轨迹规划研究。将第二章设计的柔顺微夹持器固定安装于伺服电机驱动的单自由度宏动平台上,构成具有大范围和高精度运动的宏微夹持系统。结合使用伪刚体模型、假设模态法和Lagrange方程建立了宏微夹持系统的整体动力学模型,并通过规划宏运动轨迹初步减小大范围宏运动激起的柔顺微夹持器末端夹持臂的振动(偏移)。为验证动力学模型和轨迹规划策略的有效性,搭建了宏微夹持实验系统,并开展不同宏运动轨迹测试实验。实验结果验证了动力学模型和轨迹规划策略的正确性及有效性。第七章对全文工作进行了归纳总结,并对压电迭堆驱动的微纳操作技术进行了展望。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-06-01）
熊健[8]（2016）在《双控微操作助力机械手控制系统研究》一文中研究指出随着科学技术的发展,机械手技术在工业生产中的应用越来越广泛,如何有效地提高机械手的人机合作以及工作效率始终是研究人员关注的重要内容。本文主要研究助力机械手控制系统,重点探讨一种双控微操作助力机械手控制系统,主要工作内容如下:首先,针对机械手在人机合作方面存在的不足,提出双控操作法,来增强机械手的人机互动性和操作选择性。双控操作方法主要是通过操作手柄和重量控制器实现,手柄操作通过外部微操作力提供搬运负载的运动趋势来控制电机运转;重量控制操作主要是通过外部操作力改变负载的重量来实现电机控制。其中操作者可以根据搬运负载的位置高度和个人需求来灵活选择两种操控方法。其次,以ARM公司的STM32F103系列芯片为主控制器来设计助力机械手控制系统。控制系统采用模块化的思想,把系统划分五个部分:电源模块、主控制器模块、信号采集模块、电机驱动模块以及通信模块;系统以主控制器为核心,实现对各模块控制。系统利用两路A/D模块采集两路外部操作力信号,通过STM32主控制器进行处理分析,向电机驱动模块发送驱动控制指令,实现对电机控制,搬运负载。同时通过通信模块与上位机进行通信,实现对控制系统的实时监控。实验测试结果表明,双控微操作助力机械手控制系统能够很好的实现对物料的搬运工作,并且负载的搬运方向与操作者提供的运动趋势方向一致,负载搬运速度可以达到0.23m/s。同时双控操作法增强了机械手在搬运时的选择性和灵活性,使得机械手能够更好的辅助操作者完成物料搬运工作,减轻劳动力。(本文来源于《长沙理工大学》期刊2016-04-01）
胡俊峰,郝亚洲,徐贵阳,姚钱[9]（2016）在《一种新型微操作平台的精确运动控制》一文中研究指出设计一种具有2级放大的高精度微操作平台,建立压电陶瓷驱动的平台动态模型,采用PID控制策略综合平衡其性能。采用杠杆原理设计的2级放大机构,将平台设计为对称结构,提高了其运动精度。采用有限元法和振型截断法建立平台的传递函数,它可等效为一质量-阻尼-弹簧系统。将压电陶瓷驱动器的电气特性等效为RC电路,力学特性等效为具有一定柔度的器件,建立整个系统的开环传递函数和闭环传递函数。以综合平衡系统的动态性能和稳定性为目的设计PID控制器。结果表明,在PID控制器作用下,系统的相位裕度和幅值裕度均增大,提高了系统的稳态性能,但剪切频率减小,降低了系统的快速响应性。同时,系统的调节时间和超调量减小,提高了系统的平稳性。驱动器时间常数对微操作平台动态性能有较大的影响,时间常数选择于0.2 ms附近可以得到较小的调节时间和合适的超调量。(本文来源于《机械科学与技术》期刊2016年02期）
沙晓鹏[10]（2015）在《基于微操作系统的显微立体视觉伺服定位控制研究》一文中研究指出在特征尺寸为微米和亚微米量级的物体上进行加持、吸附、抓取、转移、装配和注射等操作称为微操作。执行微操作的器械设备称为微操作系统或者微操作机器人。近年来,微操作系统被广泛地应用到微机电系统MEMS(Micro Electro Mechanical System)、微光电子机械系统MOEMS(Micro Opto Electro Mechanical System)和生物微机电系统Bio MEMS(Biological Micro Electro Mechanical System)等。将微操作机器人系统和显微视觉信息相结合形成的显微视觉伺服控制系统并使其具有与外部环境进行智能交互能力,是当今微操作机器人系统研究和发展的一个主要方向。目前对微操作系统的研究范围已经从理论研究发展到了应用设计。因此,微操作系统领域的未来发展热点之一是将其大规模的应用到工业生产上。为了实现这一目标,微操作系统自动化和智能化的水平和质量在发展过程中将起到关键的作用。本文围绕微操作系统的自动化问题进行了系统的整体规划,自行构建了一套完整的显微立体视觉伺服微定位控制系统。系统包括:末端执行器模块,运动控制模块和显微视觉模块,并在此基础上对微操作系统中显微立体视觉伺服的成像模型和系统的微定位控制进行了重点研究。针对显微视觉伺服系统中深度信息获取问题,本文基于显微视觉模块建立了G(Greenough)型和CMO(Common Main Objective)型两种结构下的体视显微镜SLM(Stereo Light Microscopy)的成像模型。采用这两种视觉模型可以直接从3D场景中获取物体的视觉信息,避免了微操作系统实时测量或在线估计目标物体未知点的深度,提高了系统的控制性能。在微动机器人运动学的基础上建立了基于图像的视觉伺服控制器,并对微操作闭环系统的稳定性进行了分析。针对显微立体视觉伺服控制系统中稳定性分析复杂的问题,本文建立了基于Hamilton理论的微定位控制算法。通过分解微动机器人的质量矩阵,进行了微操作系统动力学方程的模型变换。进而将显微立体视觉伺服控制系统实现为一类广义Hamilton系统。设计了显微视觉伺服控制器,使得微操作机器人闭环系统渐近稳定。针对传统的基于图像的视觉伺服方法多采用物体的几何特征如点、线、区域面积等作为特征值进行视觉伺服控制时需要图像处理过程中特征值的提取、匹配和跟踪等问题,本文基于Phong照明模式和光流法提出了显微立体视觉系统的微定位方法。此方法是以整幅图像的像素亮度信息作为特征值进行微操作系统的视觉反馈,进而设计了基于亮度的直接伺服控制器,采用此方法避免了图像处理过程中的特征值提取、匹配和跟踪步骤。(本文来源于《燕山大学》期刊2015-03-01）
微操作控制论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
科学技术不断发展进步,人类对微观领域的研究不断深入,微操作系统作为一种重要的研究工具越来越广泛地应用于该领域的研究中。所谓微操作,即通过某种控制手段对微米级以及更小尺寸量级的目标微物体进行移动,装配,定位等一系列操作的行为,而完成整套操作任务的设备统称为微操作系统。现如今,随着生物医学、微电子、纳米科技等领域地发展日渐成熟,对微操作系统的要求越来越高。为了满足需求,将微操作平台与机器视觉结合构成了基于双目视觉的微操作伺服控制系统。该系统拥有完善的自动控制反馈环节并可以与外界环境进行智能的信息交换,是如今微操作领域研究的重点课题。本文围绕微操作系统的伺服控制问题进行了整体系统规划,主要包括:显微视觉模块、运动控制模块,并针对这两大模块进行了重点研究。基于体式微操作系统伺服控制主要包括:显微系统下双目摄像机标定、微操作系统的全局标定、图像校正与立体匹配、伺服定位与控制。首先,针对显微系统复杂的光路关系,本文分析了光学显微镜的成像模型,并提出了一种适用于体视显微镜的摄像机标定模型。并推导出显微下双目摄像机标定的内外参数及畸变参数的求解方法,提出了优化模型。在VS2010编译环境下调用OpenCV相关数据库进行标定实验,验证了所提模型算法的实用性。然后,针对在微操作系统复杂环境下如何准确获取目标微物体位置信息的问题,在完成显微系统双目视觉标定的前提下,结合宏观机械手Eye-in-Hand系统理论,提出了微操作系统的全局标定策略,并对目标进行立体匹配获取目标的特征信息。然后设计了伺服控制器并用李雅普诺夫方法验证了控制器的稳定性。最后搭建了微动平台,分别完成了微操作系统全局标定实验与极限校正实验。然后在VC++编译环境中编写了MFC控制界面,读取之前实验获得的参数信息(包括:摄像机标定参数、系统标定参数、微物体特征信息和位置信息等)完成对微物体的伺服定位及控制实验。实验表明,体式微操作伺服控制系统具有精度高,对环境具有较强适应力等优点,能够满足微操作领域研究的需要,有很好的实用性。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
微操作控制论文参考文献
[1].胡俊峰,杨明立,郑昌虎.压电微操作平台的复合控制[J].振动.测试与诊断.2018
[2].梁毕辉.基于体视微操作系统的标定及伺服控制研究[D].燕山大学.2018
[3].宋鹏.面向微操作的电热驱动器阻抗控制研究[D].北京工业大学.2018
[4].胡俊峰,李永明,郑昌虎.基于模糊控制的微操作平台位置精度补偿方法[J].工程设计学报.2018
[5].胡俊峰,郑昌虎,蔡建阳.一种微操作平台的自适应运动跟踪控制[J].中国机械工程.2017
[6].吴觉士.助力机械手提升系统及微操作力控制分析[J].现代制造技术与装备.2016
[7].杨依领.压电迭堆驱动的微操作器系统建模及控制技术研究[D].浙江大学.2016
[8].熊健.双控微操作助力机械手控制系统研究[D].长沙理工大学.2016
[9].胡俊峰,郝亚洲,徐贵阳,姚钱.一种新型微操作平台的精确运动控制[J].机械科学与技术.2016
[10].沙晓鹏.基于微操作系统的显微立体视觉伺服定位控制研究[D].燕山大学.2015
论文知识图
