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扩散硅压力传感器迟滞建模与补偿研究

作者：杨俊 Publish: 2007-10-24 Hits:-

【中文题名】

扩散硅压力传感器迟滞建模与补偿研究

【英文题名】

Study on Modeling and Compensation for Hysteresis of Diffused Silicon Pressure Sensor

【学科专业】

控制理论与控制工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-10-24

【中关键词】

迟滞算子,T-S模糊模型,嵌入式系统,Windows,CE,ARM

【英关键词】

hysteresis operator,T-S fuzzy model,embedded system,Windows CE,ARM,

【分类导航】

工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化元件、部件>发送器（变换器）、传感器>

【论文摘要】

扩散硅压力传感器是目前用于测量压力的一种重要传感器,被广泛应用于工业、农业、气象部门、航天航空等领域。随着半导体技术的发展,扩散硅压力传感器的各项技术指标不断提高,但扩散硅压力传感器本身固有的非常规、多值对应的迟滞非线性特性,限制了其测量精度。目前国内外针对传感器迟滞特性的研究还比较少,已有文献证明不能直接使用神经网络对其进行建模,大部分学者的工作是把迟滞非线性当作一般非线性处理,其结果不能满足补偿精度的要求。因此本文引入迟滞算子的概念,建立T-S模糊动态迟滞模型,实现对迟滞的智能补偿,并在此基础上设计了基于ARM的嵌入式智能扩散硅压力传感器补偿系统,本文主要获得如下成果: 1.借鉴提升输入维数的思想,引入一个迟滞算子,将迟滞非线性的多值映射转化为单值映射,建立一个基于算子的T-S模糊动态迟滞模型,该模型具有结构简单、易于辨识算法等优点。 2.引入与迟滞算子作用类似的迟滞逆算子,将多值映射转化为单值映射,建立一个基于逆算子的T-S模糊动态迟滞逆模型,将该逆模型置于被补偿对象后面进行迟滞非线性补偿,实现了对扩散硅压力传感器的智能补偿。 3.在32位ARM微处理器的EM9000嵌...

【论文题纲】

摘要	3-4
ABSTRACT	4-8
第一章绪论	8-13
1.1 扩散硅压力传感器基本结构和原理介绍	8-10
1.1.1 扩散硅压力传感器基本结构	8-9
1.1.2 扩散硅压力传感器基本原理	9
1.1.3 影响扩散硅压力传感器迟滞特性的因素	9-10
1.2 扩散硅压力传感器国内外发展状况	10-11
1.3 课题来源和主要研究内容	11
1.4 论文结构安排	11-13
第二章迟滞的定义及数学模型介绍	13-24
2.1 迟滞的定义	13-14
2.2 迟滞数学模型	14-22
2.2.1 基于微分方程的模型	15-17
2.2.1.1 Duhem 模型	15
2.2.1.2 Jiles-Atherton(JA)模型	15-16
2.2.1.3 Chua-Stromsmoe 模型	16
2.2.1.4 Bouc-Wen 模型	16-17
2.2.2 基于算子类的模型	17-21
2.2.2.1 Preisach 模型	17-18
2.2.2.2 KP (Krasnosel’skii-Pokrovskii)模型	18-19
2.2.2.3 PI (Prandtl-Ishlinskii)模型	19-20
2.2.2.4 TK(Tao-Kolotovic)模型	20-21
2.2.3 基于神经网络的模型	21-22
2.3 迟滞系统的补偿方案	22-23
2.4 本章小结	23-24
第三章基于迟滞算子的迟滞非线性建模与补偿	24-46
3.1 引言	24-25
3.2 T-S 模糊模型的数学描述	25-29
3.2.1 基于T-S 模糊模型的ANFIS 结构	26-27
3.2.2 T-S 模糊模型的辨识	27-29
3.3 动态T-S 模糊迟滞模型	29-30
3.4 扩散硅压力传感器迟滞非线性神经网络建模	30-37
3.4.1 迟滞算子	30-33
3.4.2 基于迟滞算子的模糊神经网络模型	33
3.4.3 仿真与比较	33-37
3.5 基于迟滞逆算子的T-S 模糊逆模型建模与补偿	37-43
3.5.1 迟滞逆算子	38-40
3.5.2 基于迟滞逆算子空间维数的提升	40
3.5.3 仿真与比较	40-43
3.6 扩散硅压力传感器迟滞非线性的智能补偿	43-45
3.7 本章小结	45-46
第四章嵌入式系统概述及设计开发	46-55
4.1 嵌入式系统	46-47
4.1.1 嵌入式系统的特点	46-47
4.1.2 嵌入式系统的硬件和软件	47
4.2 嵌入式微处理器(EMPU)	47-48
4.3 WINDOWS CE 嵌入式操作系统	48-52
4.3.1 嵌入式操作系统	48-49
4.3.2 Windows CE 嵌入式操作系统	49-52
4.3.2.1 Windows CE 系统简介	49-50
4.3.2.2 Windows CE 的特点	50-51
4.3.2.3 Windows CE 体系结构和功能	51-52
4.4 基于WINDOWS CE 的嵌入式系统开发流程	52-54
4.5 本章小结	54-55
第五章嵌入式智能扩散硅压力传感器补偿系统设计与实现	55-69
5.1 嵌入式扩散硅压力传感器系统的总体设计	55-56
5.2 压力测量信号的的采集	56-58
5.3 采样信号的滤波处理	58-59
5.4 迟滞补偿算法	59-60
5.5 LCD 显示	60-62
5.6 调试与运行	62-68
5.7 本章小结	68-69
第六章结论与展望	69-71
6.1 结论	69-70
6.2 进一步需要完善的工作	70-71
致谢	71-72
参考文献	72-77
作者读研期间已发表的论文	77

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.385858



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