迭代学习控制应用--《北京交通大学》2014年硕士论文
迭代学习控制应用
【摘要】：摘要：由于注塑机在塑料制品生产中不可替代的地位,其开合模机构的定位研究也备受人关注。既有的开合模机构控制系统是一个开环控制系统,用户在界面设定各阶段液压、流量、位置等信息,对开合模动作进行控制。但该控制系统存在缺陷,不能对最终停止位置进行精确控制,可能导致合模力不足,甚至导致机械冲击,缩短机床使用寿命,且其控制效果受环境影响较大。本文针对这一问题,提出了一种PD型迭代学习控制算法对开合模控制系统进行改进,以提高其控制性能。
首先,阐述开合模机构研究的意义,并分析该领域的研究现状。针对控制系统设计时面临的问题提出相应解决办法。
其次,分析比较各种无模型控制算法,从系统论的角度分析每种算法的优劣,从而引出迭代学习算法。
再次,针对多输入时滞系统,建立时滞的模型,并分析,改进现有PD型迭代学习算法,提出了新的PD型迭代学习控制算法,在时滞未知但范围确定的条件下,对时滞进行补偿。在初态严格重复时,给出了系统迭代输出收敛于期望输出的充分条件,并进行严谨的数学证明。当时滞范围变窄时,改进的PD迭代学习算法能更精确跟踪期望轨迹。
之后,结合神经网络遗传算法以及粒子群算法,对PD型迭代学习算法的控制参数进行寻优,得到最小输出误差及其所对应的各控制输入的PD系数,从而增加控制精度,提高控制性能。得到神经网络遗传PD迭代学习算法、粒子群PD迭代学习算法。通过仿真结果分析证明,这两种算法控制效果良好。
为了验证上述算法的可行性,本文在实际工厂环境中,对注塑机开合模机构进行控制实验。
试验中,将迭代学习算法嵌入注塑机开合模机构的控制过程,通过改变用户可操作的开模各阶段液压、流量以及停止位置,对最终定位误差进行控制。
实际操作中,搭载尺寸、重量不同的模具进行生产,记录动模板最终定位数据,绘制定位误差曲线,与未采用迭代学习控制的注塑机定位数据进行分析比较。
最后,总结全文工作,对未来工作进行展望。
图36幅,表4个,参考文献19篇。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2014【分类号】：TP181;TQ320.52【目录】：
致谢5-6摘要6-7ABSTRACT7-111 引言11-18 1.1 注塑机开合模机构介绍及其定位技术的研究意义11-12 1.2 开合模机构控制系统现状及改进12-13 1.3 开合模机构精确定位控制研究现状13-15 1.4 开合模机构精确定位控制面临的问题及解决方案15-17 1.5 本文主要工作17-182 无模型算法的分析比较18-26 2.1 无模型算法介绍18 2.2 几种典型的无模型控制方法18-21
2.2.1 PID控制方法18-19
2.2.2 无模型自适应控制19
2.2.3 迭代学习控制19-21 2.3 几种控制方法的系统比较21-24 2.4 本文思路24-25 2.5 本章小结25-263 基于迭代学习算法的多输入系统时滞补偿26-35 3.1 多输入系统建模26 3.2 时滞补偿的迭代学习算法26-27 3.3 多输入系统PD控制器设计27-28 3.4 收敛性证明28-32 3.5 数值仿真32-34 3.6 本章小结34-354 基于智能控制方法的PD迭代参数优化35-49 4.1 智能控制方法35 4.2 基于神经网络遗传算法的PD参数优化35-41
4.2.1 神经网络遗传算法介绍35-36
4.2.2 神经网络遗传算法用以函数寻优36-37
4.2.3 神经网络遗传算法用于PD迭代控制参数寻优37-39
4.2.4 数值仿真39-41 4.3 基于粒子群算法的PD参数优化41-44
4.3.1 粒子群算法介绍41-42
4.3.2 基于PSO的函数极值寻优42
4.3.3 粒子群算法用于PD迭代控制参数寻优42-43
4.3.4 数值仿真43-44 4.4 各种智能迭代学习控制算法效果对比44-47 4.5 本章小结47-495 注塑机开合模机构精确定位控制49-66 5.1 注塑机开合模机构工作原理49-50 5.2 开模动作介绍50-51 5.3 迭代学习控制改善开合模机构定位原理51-52 5.4 注塑机开合模机构精确定位实验52-56
5.4.1 注塑机实验平台52-54
5.4.2 注塑机开合模定位控制54-56 5.5 开合模定位控制效果56-65
5.5.1 传统机械定位控制方法56-59
5.5.2 PD型迭代学习控制方法59-61
5.5.3 神经网络遗传PD型迭代学习控制方法61-65 5.6 本章小结65-666 结论66-67 6.1 工作总结66 6.2 工作展望66-67参考文献67-70作者简历及攻读硕士 /博士学位期间取得的研究成果70-72学位论文数据集72
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京公网安备75号GPS星历解调和UTC时间转换的算法与实现--《北京交通大学》2009年硕士论文
GPS星历解调和UTC时间转换的算法与实现
【摘要】：
全球定位系统(GPS)具有全球性、全天候、高精度和三维定位等优点,是目前最先进、应用最广的卫星导航定位系统。因此对其进行深入研究是十分有必要的,而且这对于我国的导航定位技术也具有借鉴作用。
本论文在深入理解GPS导航定位原理和GPS接收机原理之后,在传统的GPS星历解调方案的基础上提出了一种硬件代价相对较小的算法,并且在基本算法的基础上实现了单bit纠错、多bit翻转纠错以及新的子帧同步算法;在传统UTC时间解算的算法基础上,提出了一种新的简约型设计方案,该方案可以大大减小设计实现的硬件代价。上述算法均在自己设计的FPGA电路板上实现。
本论文主要工作包括:
1.介绍了GPS卫星导航定位系统的基本原理,包括卫星定位技术的历史、GPS的时间和空间系统、卫星的轨道参数、卫星信号以及GPS的导航电文结构。
2.在FPGA平台上用Verilog设计实现了本论文的GPS星历解调方案,包括sinc滤波、采样、子帧同步以及奇偶校验四个步骤。然后,在基本方案的基础上实现了单bit突发纠错和多bit翻转纠错功能。此外,在子帧同步的设计中提出了一种新的算法,可以达到原有正确率的同时加快子帧同步的速度。以上设计均通过了仿真并最终在自己设计的FPGA开发板上调试成功。
3.传统的GPS授时功能实现的硬件代价相对较大,本论文提出了一种简约的设计方式,可以大大减小设计的硬件代价。本文设计用Matlab验证了GPS到UTC时间的转换算法。然后用Verilog设计了GPS到UTC时间转换的程序,该程序通过仿真并且在FPGA电路板上调试成功。最后将从捕获跟踪输出信号经过星历解调、UTC时间转换之后的结果通过串口发送给PC。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2009【分类号】：P228.4【目录】：
中文摘要6-7
ABSTRACT7-10
1 绪论10-14
1.1 GPS系统简述10-12
1.2 本课题的研究意义12-13
1.3 本论文主要工作与结构安排13-14
2 GPS系统14-36
2.1 卫星定位技术发展概况14-19
2.2 GPS时间和空间系统19-22
2.2.1 GPS时间系统19-20
2.2.2 GPS空间系统20-22
2.3 GPS卫星运动理论基础22-24
2.4 GPS卫星信号24-27
2.4.1 载波25-26
2.4.2 GPS的测距码信号26-27
2.4.3 GPS的数据码信号27
2.5 GPS导航电文27-36
2.5.1 遥测码28-29
2.5.2 转换码29-30
2.5.3 第一数据块30-32
2.5.4 第二数据块32-34
2.5.5 第三数据块34-36
3 GPS星历解调算法与实现36-52
3.1 捕获跟踪输出与星历的关系36
3.2 星历解调方案及其实现36-45
3.2.1 星历解调总体框图36-37
3.2.2 信号滤波37-40
3.2.3 信号采样40
3.2.4 子帧同步40-42
3.2.5 奇偶校验42-45
3.3 子帧同步的改进45-48
3.4 纠错的算法与实现48-52
3.4.1 单bit突发纠错48-50
3.4.2 多bit翻转纠错50-52
4 UTC时间转换的算法与实现52-72
4.1 GPS时间的计算52-53
4.2 GPS到UTC的转换53-62
4.2.1 GPS与UTC时间对应表54-56
4.2.2 算法的Matlab验证56-58
4.2.3 FPGA程序设计58-62
4.3 串口发送设计62-65
4.3.1 串口基本介绍62-64
4.3.2 串口发送的程序设计64-65
4.4 FPGA板级验证65-72
4.4.1 FPGA硬件设计基础65-67
4.4.2 FPGA电路板设计67-71
4.4.3 FPGA板级验证结果71-72
5 总结72-74
参考文献74-76
作者简历76-80
学位论文数据集80
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京公网安备75号天然纳米材料凹凸棒土的细胞毒性研究--《北京交通大学》2012年硕士论文
天然纳米材料凹凸棒土的细胞毒性研究
【摘要】：利用大规模哺乳动物细胞培养生产具有医用价值的生产因子、干扰素、激素、疫苗、单抗和酶等,已成为生物制药高技术产业链的核心。由于哺乳动物细胞培养过程中,如CO2、乳酸、氨、尿素、吲哚等代谢废物的积聚,抑制了哺乳动物细胞的生长,大幅提高了哺乳动物细胞的培养成本。如何及时去除这些代谢物,优化哺乳动物细胞培养环境,进而提高哺乳动物细胞产率、降低动物细胞培养成本和生物制品的成本,是生物医药制品规模化生产和普及亟待解决的问题,具有重要的应用价值。
针对上述问题,本论文选取Vero(非洲绿猴肾细胞)哺乳动物细胞株为研究对象,通过细胞相对活性、生长状态变化、乳酸脱氢酶浓度以及细胞凋亡对纳米级凹凸棒土(NATP)的生物学毒性进行评价,并对其与哺乳动物细胞的作用机制进行探索性研究。具体研究内容如下：
(1)纳米级凹凸棒土制备方法研究。分别利用六偏磷酸钠、盐酸和聚丙烯酸钠结合超声方法对工业化用的凹凸棒土进行二次分散提纯,通过FTIR、TEM和Zeta电位对制备的纳米级凹凸棒土颗粒进行评价。研究结果表明三种处理方法中,聚丙烯酸钠分散获得的凹凸棒土稳定性最好,其次是六偏磷酸钠分散处理凹凸棒土,稳定性最不好的是盐酸分散处理的凹凸棒土。
(2)纳米级凹凸棒土细胞毒性研究。通过与纳米级凹凸棒土共培养的Vero哺乳动物细胞的生长状态、细胞相对活性、细胞的凋亡、DNA的电泳、及培养基中的乳酸脱氢酶的浓度变化等方面的实验,对纳米级凹凸棒土细胞毒性进行研究。研究结果表明：在一定的浓度范围内,纳米凹凸棒土材料对细胞几乎没有毒性作用,反而促进细胞的增殖生长。
(3)纳米级凹凸棒土与细胞相互作用机制的初步探索。通过FTIR、XPS等分析方法对与哺乳动物细胞共培养前后的凹凸棒土的物化性质进行表征,初步探索天然纳米级凹凸棒土调控哺乳动物细胞培养的作用机制。研究结果表明：纳米级凹凸棒土可以有效降低细胞中的有害代谢产物的浓度,优化哺乳动物细胞培养环境,调控细胞对营养物质的摄取,提高细胞生长增殖的效率。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TB383.1【目录】：
致谢5-6中文摘要6-7ABSTRACT7-11本文所用英文縮写词表11-12第1章 引言12-22 1.1 纳米材料概述12-14
1.1.1 纳米材料的定义和性质12
1.1.2 纳米材料的应用12-14 1.2 纳米材料生物学效应(细胞毒理学)研究现状14-17
1.2.1 分子水平上纳米材料的生物学效应14-15
1.2.2 细胞水平上纳米材料的生物学效应15
1.2.3 个体水平上纳米材料的生物学效应15-16
1.2.4 生态水平上纳米材料的生物学效应16-17 1.3 天然纳米材料凹凸棒土的研究现状17-21
1.3.1 天然纳米材料凹凸棒土的简述17-18
1.3.2 天然纳米材料凹凸棒土的理化性质及工业应用18-20
1.3.3 天然纳米材料凹凸棒土的最新研究进展20-21 1.4 本论文选题的指导思想及主要研究内容21-22第2章 纳米级凹凸棒土的制备方法研究22-29 2.1 前言22 2.2 实验部分22-24
2.2.1 实验试剂和仪器22-23
2.2.2 实验方法23-24 2.3 结果与讨论24-28
2.3.1 不同方法分散得到的ATP的ξ电位变化分析24-25
2.3.2 不同方法分散得到的ATP的TEM分析25-26
2.3.3 精细纳米级ATP的FTIR分析26-28 2.4 本章小结28-29第3章 纳米级凹凸棒土的细胞毒性研究29-44 3.1 前言29 3.2 实验部分29-34
3.2.1 实验试剂与仪器29-31
3.2.2 实验方法31-34 3.3 结果与讨论34-42
3.3.1 ATP对细胞活性的影响分析34-36
3.3.2 ATP对细胞膜完整性的影响分析36-38
3.3.3 ATP对细胞形态的影响观察38-39
3.3.4 ATP对细胞凋亡的影响分析39-41
3.3.5 ATP对细胞基因组DNA的影响41-42 3.4 本章小结42-44第4章 纳米级凹凸棒土与细胞相互作用机制的初步探索44-50 4.1 前言44 4.2 实验部分44-45
4.2.1 实验试剂与仪器44
4.2.2 实验方法44-45 4.3 结果与讨论45-48
4.3.1 细胞培养上清液的BUN检测分析45-46
4.3.2 细胞培养上清液与ATP相互作用的FTIR分析46-47
4.3.3 细胞培养上清液与ATP相互作用的XPS分析47-48 4.4 本章小结48-50第5章 结论50-51参考文献51-55附录A 攻读学位期间所发表的学术论文55-56作者简历56-58学位论文数据集58
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