人工肌肉与仿生驱动技术_PDF下载[49MB-百度云]郝丽娜

本书特色

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《人工肌肉与仿生驱动技术》是作者科研团队十余年来从事“人工肌肉驱动、建模、控制及应用技术”科研工作的总结。《人工肌肉与仿生驱动技术》围绕人工肌肉与仿生驱动器展开研究，重点对离子聚合金属复合物、形状记忆合金、气动人工肌肉和压电陶瓷等人工肌肉的驱动、建模、控制及其在相关领域应用实例展开深入的讨论，并对人工肌肉仿生驱动器的潜在应用前景做出分析与解读，为读者在机器人、生物医学设备和工业自动化等领域使用人工肌肉与仿生驱动技术并解决实际工程问题提供参考和借鉴。

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目录前言第1章人工肌肉与仿生驱动器概述 11.1 典型人工肌肉材料简介 11.1.1 电活性聚合物简介 11.1.2 形状记忆合金简介 51.1.3 气动人工肌肉简介 61.1.4 压电陶瓷简介 81.2 典型人工肌肉的应用研究现状 121.2.1 IPMC的应用研究现状 121.2.2 SMA的应用研究现状 171.2.3 PAM的应用研究现状 201.2.4 PZT的应用研究现状 241.3 典型人工肌肉应用中面临的问题 281.3.1 IPMC应用中面临的问题 281.3.2 SMA应用中面临的问题 291.3.3 PAM应用中面临的问题 301.3.4 PZT应用中面临的问题 31参考文献 32第2章人工肌肉非线性建模方法概述 362.1 人工肌肉建模基础 362.1.1 非线性系统建模概述 362.1.2 人工肌肉系统建模方法概述 382.2 系统参数辨识方法 412.2.1 *小二乘法 412.2.2 粒子群优化算法 452.3 迟滞建模 472.3.1 Play算子和改进Play算子 472.3.2 EUPI迟滞模型及逆模型 492.4 蠕变建模 522.4.1 蠕变模型 522.4.2 蠕变逆模型 53参考文献 54第3章 IPMC制备和IPMC驱动器建模、控制技术与应用 553.1 IPMC制备技术 553.1.1 基于Nafion117膜的IPMC制备方法 553.1.2 热压法制备厚Nafion膜 573.1.3 溶液铸膜法制备MWCNTs-Nafion膜 583.2 IPMC驱动器机械输出特性测试 593.2.1 IPMC驱动器动态性能测试 593.2.2 IPMC驱动器蠕变迟滞性能测试 613.3 IPMC驱动器建模 653.3.1 IPMC驱动器白箱模型 653.3.2 IPMC驱动器灰箱模型 663.3.3 IPMC驱动器黑箱模型 673.4 IPMC驱动器离散自适应类滑模控制系统设计 683.4.1 迟滞蠕变逆补偿器设计及稳定性分析 683.4.2 自适应逆补偿器设计及实验验证 703.4.3 离散自适应类滑模控制系统设计及实验验证 713.5 IPMC驱动器自抗扰控制器设计 783.5.1 ADRC结构及算法简介 783.5.2 控制模型分析 803.5.3 实验验证 813.6 IPMC驱动器的应用 833.6.1 IPMC驱动器的驱动系统通用组件 833.6.2 IPMC驱动器机器鱼系统 843.6.3 IPMC驱动器一体化手爪 86参考文献 88第4章 SMA驱动器建模、控制技术与应用 904.1 SMA材料特性 904.2 SMA驱动器建模基础 914.2.1 SMA驱动器本构模型 914.2.2 SMA驱动器热学模型 944.2.3 SMA驱动器相变模型 954.3 单自由度SMA驱动旋转关节运动学建模及仿真 964.4 单自由度SMA驱动旋转关节输出特性测试系统 994.4.1 实验平台搭建 994.4.2 基于LabVIEW的数据采集系统搭建 1004.4.3 基于LabVIEW的数据采集系统设计 1014.4.4 实验结果分析 1054.5 SMA驱动器电阻特性测试系统 1074.6 SMA直线驱动器 1154.7 SMA驱动器应用与控制 1164.7.1 SMA驱动的仿人腕关节 1164.7.2 仿人腕关节控制系统设计 119参考文献 126第5章 McKibben人工肌肉建模、控制技术与应用 1285.1 McKibben人工肌肉的静力学建模 1285.2 基于EUPI模型的McKibben人工肌肉迟滞建模 1315.3 McKibben人工肌肉控制系统设计及分析验证 1335.3.1 McKibben人工肌肉控制系统设计 1335.3.2 McKibben人工肌肉控制系统仿真分析 1345.3.3 McKibben人工肌肉控制系统实验验证 1365.4 McKibben人工肌肉控制器设计 1385.4.1 参数自调节无模型自适应控制器设计 1385.4.2 无模型自适应滑模控制器设计 1435.5 McKibben人工肌肉的应用 1485.5.1 仿生肘关节 1485.5.2 软体气动手臂 1565.5.3 穿戴式助力手臂 165参考文献 173第6章 PZT驱动器的建模、控制技术与应用 1746.1 PZT驱动器特性概述 1746.2 PZT驱动器性能测试及建模 1756.2.1 PZT驱动器特性测试系统 1756.2.2 PZT驱动器性能测试及分析 1786.2.3 PZT驱动器迟滞建模和蠕变建模 1876.3 PZT驱动器补偿器设计 1906.3.1 PZT驱动器蠕变模型的逆补偿器设计 1916.3.2 基于EUPI模型的PZT驱动器迟滞补偿器设计 1926.4 PZT驱动器的控制器设计 1956.4.1 基于PID的前馈补偿控制器设计 1956.4.2 鲁棒d-EUPI-IM补偿控制器设计 1966.5 PZT驱动器的应用 2026.5.1 微操作运动平台结构设计 2026.5.2 微操作运动平台驱动控制系统搭建与实验验证 202参考文献 207第7章复合人工肌肉概述 2087.1 SMA-鱼线人工肌肉制备 2087.2 SMA-鱼线人工肌肉特性概述 2097.2.1 SMA-鱼线人工肌肉机械输出特性测试系统 2107.2.2 SMA-鱼线人工肌肉性能测试分析 2127.3 SMA-鱼线人工肌肉建模 2147.3.1 SMA-鱼线人工肌肉输出特性迟滞建模 2147.3.2 SMA-鱼线人工肌肉焦耳热模型 2197.4 SMA-鱼线人工肌肉迟滞补偿控制方法 2217.4.1 SMA-鱼线人工肌肉迟滞补偿复合PID控制器设计 2217.4.2 SMA-鱼线人工肌肉迟滞补偿控制仿真实验 2227.4.3 SMA-鱼线人工肌肉迟滞补偿控制实验 223附录 MATLAB程序 225附录1 IPMC的蠕变模型辨识程序 225附录2 SMA仿人腕关节BPNN-PID控制程序 226附录3 PAM的EUPI辨识程序 229附录4 PSA-MFAC程序 231附录5 MFASMC程序 232附录6 PZT的PI模型辨识程序 235附录7 PZT的改进PI模型辨识程序 236附录8 PZT的EUPI及其逆模型程序 237附录9 SMA-鱼线的EUPI迟滞模型程序 244索引 247