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计量学报  2020, Vol. 41 Issue (4): 441-447    DOI: 10.3969/j.issn.1000-1158.2020.04.009
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气动肌肉的最小二乘支持向量机迟滞模型
谢胜龙1,2,3,4, 张文欣2, 鲁玉军4, 张为民2, 朱俊江1, 林立5, 任国营3
1.中国计量大学 机电工程学院,浙江杭州 310018
2.浙江西子重工机械有限公司,浙江 嘉兴 314423
3.中国计量科学研究院,北京 100029
4.浙江理工大学 机械与自动控制 学院,浙江杭州 310018
5.中建海峡建设发展有限公司, 福建 福州 350015
The Hysteresis Modeling of Pneumatic Muscle Based on Least Squares Support Vector Machine Approach
XIE Sheng-long1,2,3,4, ZHANG Wen-xin2, LU Yu-jun4, ZHANG Wei-min2, ZHU Jun-jiang1, LIN Li5, REN Guo-yin3
1.School of Mechanical and Electrical Engineering, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
2.Zhejiang Xizi Heavy Machinery Co. Ltd., Jiaxing, Zhejiang 314423, China
3.National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
4.Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China
5.CSCEC strait Construction and Development Co. Ltd., Fuzhou, Fujian 350015
全文: PDF (1445 KB)   HTML (1 KB) 
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 针对传统迟滞模型存在的待辨识参数多、参数辨识过程复杂和辨识精度低等问题,采用最小二乘支持向量机对气动肌肉的位移/气压迟滞开展建模研究。通过非线性映射将原始数据空间映射到高维空间,将原系统的非线性问题变成高维空间中的线性问题,借助于最小二乘法求解该线性方程组,从而提高其求解速度及收敛精度。在气动肌肉迟滞特性实验的基础上,采用所建数学模型,与经典的PI模型进行对比。结果表明,采用最小二乘支持向量机建立的数学模型具有更高的建模精度,均方差和平均误差相比PI模型分别减小了99.21%和99.1%,该方法可为后续气动肌肉的迟滞补偿控制提供有效的手段。
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谢胜龙
张文欣
鲁玉军
张为民
朱俊江
林立
任国营
关键词 计量学气动肌肉迟滞建模最小二乘支持向量机PI模型参数辨识    
Abstract:The traditional hysteresis modeling methods have series problems such as many parameters to be identified, complex parameter identification process and low identification accuracy, thus the least squares support vector machine (LS-SVM) approach is proposed to characterize the hysteresis phenomenon of pneumatic muscle(PM). The method maps the original data space to the high-dimensional space by non-linear mapping, thus the non-linear problem of the original system is transformed into a linear problem in the high-dimensional space, the least square method is used to solve the system of linear equations, which improves the speed of solution and convergence accuracy. Based on the experiments, the mathematical model of displacement/pressure hysteresis on PM was established by using LS-SVM method, the calculation results showed that the mathematical model established by LS-SVM has higher modeling accuracy and various error indices such as mean variance and mean error are significantly reduced, which reduce 99.21% and 99.1% respectively compared with the classical PI model. The method providing an effective means for subsequent hysteresis compensation control of PM.
Key wordsmetrology    PM    hysteresis modeling    LS-SVM    PI model    parameter identification
收稿日期: 2019-12-20     
PACS:  TP931  
基金资助:浙江省自然科学基金(LQ20E050017);国家重点研发计划(2018YFF0212702);之江国际青年人才基金(ZJ2019JS006)
通讯作者: 任国营(1979-),河南开封人,中国计量科学研究院副研究员,博士,硕士研究生导师,主要研究方向为长度计量,机器人测试方法。Email:rengy@nim.ac.cn   
作者简介: 谢胜龙(1988-),安徽安庆人,中国计量大学讲师,博士,硕士研究生导师,主要研究方向为机电一体化控制,软体机器人与智能故障诊断。Email:xieshenglong68@163.com
引用本文:   
谢胜龙, 张文欣, 鲁玉军, 张为民, 朱俊江, 林立, 任国营. 气动肌肉的最小二乘支持向量机迟滞模型[J]. 计量学报, 2020, 41(4): 441-447.
XIE Sheng-long, ZHANG Wen-xin, LU Yu-jun, ZHANG Wei-min, ZHU Jun-jiang, LIN Li, REN Guo-yin. The Hysteresis Modeling of Pneumatic Muscle Based on Least Squares Support Vector Machine Approach. Acta Metrologica Sinica, 2020, 41(4): 441-447.
链接本文:  
http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/10.3969/j.issn.1000-1158.2020.04.009     或     http://jlxb.china-csm.org:81/Jwk_jlxb/CN/Y2020/V41/I4/441
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