机器人交流伺服电机综合性能评估与软件系统设计

摘要

机器人交流伺服电机是集先进的自动化技术和高端计算机技术为一体的高科技产品，其综合性能评估指标复杂、层次多样并具有较强的非线性特性。因此，难以对机器人交流伺服电机的综合性能进行准确有效的评估。本文以机器人交流伺服电机为研究对象，对其综合性能评估展开了研究，主要包括以下四个部分：　　(1)本文从动态控制性能、稳态控制性能和伺服电机本体设计方面建立了机器人交流伺服电机的综合性能评估指标体系。然后，在Simulink环境下搭建了机器人交流伺服电机仿真平台，并在仿真平台中对机器人交流伺服电机进行阶跃响应实验、空载实验、正弦响应实验、负载扰动实验、调速范围测定实验和恒定负载实验。最后，根据实验结果记录四组机器人交流伺服电机综合性能评估指标数据，建立机器人交流伺服电机综合性能评估指标数据集。　　(2)针对机器人交流伺服电机综合性能评估中指标权重主观性较强导致综合性能难以评估的问题，本文提出了一种基于和声搜索算法与模糊层次分析法(Harmony Search Fuzzy Analytic Hierarchy Process，HS-FAHP)的机器人交流伺服电机综合性能评估方法。首先，采用模糊层次分析法(Fuzzy Analytic Hierarchy Process，FAHP)处理机器人交流伺服电机综合性能评估指标构建模糊判断矩阵。其次，将模糊判断矩阵的一致性检验难题转化为非线性优化问题，并利用和声搜索算法(Harmony Search，HS)求解评估指标权重与模糊判断矩阵元素值，减少了模糊判断矩阵元素修正过程，克服了评估指标权重主观性较强的缺点。最后，对评估指标数据进行加权计算，获得机器人交流伺服电机综合性能评估值。　　(3)针对机器人交流伺服电机综合性能评估级别研究中指标数据信息量缺失导致难以确定其综合性能评估级别的问题，本文采用灰色关联分析法(Grey Relational Analysis，GRA)对机器人交流伺服电机的综合性能评估级别展开研究。首先，建立评估指标数据的参考序列和比较序列。其次，结合参考序列与比较序列建立关联系数矩阵。然后，根据评估指标权重与关联系数矩阵计算评估指标数据的灰色关联度。最后，根据评估指标数据的灰色关联度确定机器人交流伺服电机的综合性能评估级别。　　(4)最后，结合上述机器人交流伺服电机综合性能评估算法，设计了一款以浏览器-服务器模式为基础，以网站开发框架为依托的机器人交流伺服电机综合性能评估软件系统，并介绍了软件系统的基本框架、设计流程和软件界面。

目录

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目 录

第 1 章 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 机器人交流伺服电机的发展现状

1.3 机器人交流伺服电机性能评估国内外研究现状

1.3.1 机器人交流伺服电机性能评估指标研究现状

1.3.2 机器人交流伺服电机性能评估方法研究现状

1.4 论文主要研究内容与章节安排

第 2 章 机器人交流伺服电机综合性能评估指标体系

2.1 引言

2.2 机器人交流伺服电机综合性能评估指标体系构建

2.3 机器人交流伺服电机综合性能评估指标测试方法

2.3.1 动态控制性能评估指标测试方法

2.3.2 稳态控制性能评估指标测试方法

2.3.3 伺服电机本体设计评估指标测试方法

2.4 机器人交流伺服电机仿真平台搭建

2.5 实验验证与分析

2.6 本章小结

第 3 章 基于 HS-FAHP 的交流伺服电机性能评估

3.1 引言

3.2 基于 FAHP 的交流伺服电机指标权重计算

3.2.1 交流伺服电机评估指标层次模型

3.2.2 评估指标权重计算

3.3 基于 HS-FAHP 的交流伺服电机指标权重计算

3.3.1 HS 算法的基本原理

3.3.2 评估指标权重计算

3.4 基于指标权重的交流伺服电机综合性能评估

3.5 实验验证与分析

3.5.1 模糊判断矩阵及评估指标权重计算

3.5.2 交流伺服电机综合性能评估

3.5.3 交流伺服电机综合性能评估算法对比

3.6 本章小结

第 4 章 基于 GRA 的交流伺服电机性能评估级别研究

4.1 引言

4.2 交流伺服电机指标数据灰色关联度计算

4.2.1 GRA 的基本原理

4.2.2 交流伺服电机指标数据灰色关联度计算

4.3 基于灰色关联度的交流伺服电机综合性能评估级别

4.4 实验验证与分析

4.4.1 评估指标数据的处理与计算

4.4.2 交流伺服电机综合性能评估级别

4.5 本章小结

第 5 章 交流伺服电机性能评估软件系统

5.1 引言

5.2 交流伺服电机综合性能评估软件系统架构

5.2.1 软件系统需求分析

5.2.2 软件系统基本架构

5.2.3 软件系统开发环境

5.3 交流伺服电机综合性能评估软件系统流程

5.3.1 软件系统主流程

5.3.2 数据传输流程

5.3.3 权限校验流程

5.3.4 数据资源访问流程

5.4 交流伺服电机综合性能评估软件系统实现

5.5 本章小结

第 6 章 总结与展望

参考文献

致谢

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录 B 攻读学位期间参加的科研项目目录