●前言
章 人工肌肉與仿生驅動器概述
1.1 典型人工肌肉材料簡介
1.1.1 電活性聚合物簡介
1.1.2 形狀記憶合金簡介
1.1.3 氣動人工肌肉簡介
1.1.4 壓電陶瓷簡介
1.2 典型人工肌肉的應用研究現狀
1.2.1 IPMC的應用研究現狀
1.2.2 SMA的應用研究現狀
1.2.3 PAM的應用研究現狀
1.2.4 PZT的應用研究現狀
1.3 典型人工肌肉應用中面臨的問題
1.3.1 IPMC應用中面臨的問題
1.3.2 SMA應用中面臨的問題
1.3.3 PAM應用中面臨的問題
1.3.4 PZT應用中面臨的問題
參考文獻
第2章 人工肌肉非線性建模方法概述
2.1 人工肌肉建模基礎
2.1.1 非線性繫統建模概述
2.1.2 人工肌肉繫統建模方法概述
2.2 繫統參數辨識方法
2.2.1 最小二乘法
2.2.2 粒子群優化算法
2.3 遲滯建模
2.3.1 Play算子和改進Play算子
2.3.2 EUPI遲滯模型及逆模型
2.4 蠕變建模
2.4.1 蠕變模型
2.4.2 蠕變逆模型
參考文獻
第3章 IPMC制備和IPMC驅動器建模、控制技術與應用
3.1 IPMC制備技術
3.1.1 基於Nafion117膜的IPMC制備方法
3.1.2 熱壓法制備厚Nafion膜
3.1.3 溶液鑄膜法制備MWCNTs-Nafion膜
3.2 IPMC驅動器機械輸出特性測試
3.2.1 IPMC驅動器動態性能測試
3.2.2 IPMC驅動器蠕變遲滯性能測試
3.3 IPMC驅動器建模
3.3.1 IPMC驅動器白箱模型
3.3.2 IPMC驅動器灰箱模型
3.3.3 IPMC驅動器黑箱模型
3.4 IPMC驅動器離散自適應類滑模控制繫統設計
3.4.1 遲滯蠕變逆補償器設計及穩定性分析
3.4.2 自適應逆補償器設計及實驗驗證
3.4.3 離散自適應類滑模控制繫統設計及實驗驗證
3.5 IPMC驅動器自抗擾控制器設計
3.5.1 ADRC結構及算法簡介
3.5.2 控制模型分析
3.5.3 實驗驗證
3.6 IPMC驅動器的應用
3.6.1 IPMC驅動器的驅動繫統通用組件
3.6.2 IPMC驅動器機器魚繫統
3.6.3 IPMC驅動器一體化手爪
參考文獻
第4章 SMA驅動器建模、控制技術與應用
4.1 SMA材料特性
4.2 SMA驅動器建模基礎
4.2.1 SMA驅動器本構模型
4.2.2 SMA驅動器熱學模型
4.2.3 SMA驅動器相變模型
4.3 單自由度SMA驅動旋轉關節運動學建模及仿真
4.4 單自由度SMA驅動旋轉關節輸出特性測試繫統
4.4.1 實驗平臺搭建
4.4.2 基於LabVIEW的數據采集繫統搭建
4.4.3 基於LabVIEW的數據采集繫統設計
4.4.4 實驗結果分析
4.5 SMA驅動器電阻特性測試繫統
4.6 SMA直線驅動器
4.7 SMA驅動器應用與控制
4.7.1 SMA驅動的仿人腕關節
4.7.2 仿人腕關節控制繫統設計
參考文獻
第5章 McKibben人工肌肉建模、控制技術與應用
5.1 McKibben人工肌肉的靜力學建模
5.2 基於EUPI模型的McKibben人工肌肉遲滯建模
5.3 McKibben人工肌肉控制繫統設計及分析驗證
5.3.1 McKibben人工肌肉控制繫統設計
5.3.2 McKibben人工肌肉控制繫統仿真分析
5.3.3 McKibben人工肌肉控制繫統實驗驗證
5.4 McKibben人工肌肉控制器設計
5.4.1 參數自調節無模型自適應控制器設計
5.4.2 無模型自適應滑模控制器設計
5.5 McKibben人工肌肉的應用
5.5.1 仿生肘關節
5.5.2 軟體氣動手臂
5.5.3 穿戴式助力手臂
參考文獻
第6章 PZT驅動器的建模、控制技術與應用
6.1 PZT驅動器特性概述
6.2 PZT驅動器性能測試及建模
6.2.1 PZT驅動器特性測試繫統
6.2.2 PZT驅動器性能測試及分析
6.2.3 PZT驅動器遲滯建模和蠕變建模
6.3 PZT驅動器補償器設計
6.3.1 PZT驅動器蠕變模型的逆補償器設計
6.3.2 基於EUPI模型的PZT驅動器遲滯補償器設計
6.4 PZT驅動器的控制器設計
6.4.1 基於PID的前饋補償控制器設計
6.4.2 魯棒d-EUPI-IM補償控制器設計
6.5 PZT驅動器的應用
6.5.1 微操作運動平臺結構設計
6.5.2 微操作運動平臺驅動控制繫統搭建與實驗驗證
參考文獻
第7章 復合人工肌肉概述
7.1 SMA-魚線人工肌肉制備
7.2 SMA-魚線人工肌肉特性概述
7.2.1 SMA-魚線人工肌肉機械輸出特性測試繫統
7.2.2 SMA-魚線人工肌肉性能測試分析
7.3 SMA-魚線人工肌肉建模
7.3.1 SMA-魚線人工肌肉輸出特性遲滯建模
7.3.2 SMA-魚線人工肌肉焦耳熱模型
7.4 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制方法
7.4.1 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償復合PID控制器設計
7.4.2 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制仿真實驗
7.4.3 SMA-魚線人工肌肉遲滯補償控制實驗
附錄 MATLAB程序
附錄1 IPMC的蠕變模型辨識程序
附錄2 SMA仿人腕關節BPNN-PID控制程序
附錄3 PAM的EUPI辨識程序
附錄4 PSA-MFAC程序
附錄5 MFASMC程序
附錄6 PZT的PI模型辨識程序
附錄7 PZT的改進PI模型辨識程序
附錄8 PZT的EUPI及其逆模型程序
附錄9 SMA-魚線的EUPI遲滯模型程序
索引