磁流减振器神经网络预测控制系统的仿真研究（可复制论文）.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
磁流减振器神经网络预测控制系统的仿真研究
姓名:郑聪
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:冯雪梅
20070501
摘要基于磁流变阻尼器构造的磁流减振器由于结构简单、能耗低、出力大、响应速度快、阻尼力连续顺逆可调,并可方便地与微机控制结控性而设计,因而在实际应用中磁流减振器的控制系统最为关键。如何利用磁流减振器的主动控制特性,建立磁流变阻尼器的动力学模型,本文在充分了解国内外研究现状的基础上,从磁流减振器动力学模型的建立、控制方法的设计及仿真试验的验证等三个方面进行了较为系统的理论分析与试验研究,提出了较为切实可行的磁流减振器控以半主动控制作为本文的研究思路;岷洗帕骷跽衿骺刂葡低车难芯肯肿矗ü治霰冉细骺刂治隽薆窬绲牡脑怼⒀把盗饭蹋⒄攵訠肕窬绻ぞ呦渖杓艬缈刂破鳎⒔系统控制器的仿真模型;并利用现有的实验数据进行在线训练、辨识、验证了本文控制策略的可行性和优越性。关键词:磁流减振器;阻尼特性;神经网络控制;模型预测控制;合等优良特点,已经成为工程结构新一代高性能和智能化的减振装置,在结构减振方面拥有良好的应用前景。磁流减振器基于磁流变液的可并采取相应的控制策略,是目前研究中亟待解决的问题。制方案及控制策略,本文的主要工作如下:芯看帕鞅渥枘崞鞯慕峁购凸ぷ髟恚运泊帕骷跽衿魑控制对象,建立动力学模型;源帕骷跽衿魑6韵螅治稣穸刂葡低车娜掷嘈停岢方法的优劣,设计出本文采用的控制策略,即将人工神经网络与模型预测控制技术相结合,通过神经网络非线性适应性控制磁流减振系统:通过模型预测技术弥补神经网络稳定性不足的特点,构造磁流减振器的控制系统;网络的缺点提出一系列改进方案;其转换成相应的形式;结合模型预测控制技术设计磁流减振仿真,最后将仿真的磁流减振器阻尼特性曲线结果与试验数据比较,/仿真武汉理工大学硕士学位论文
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,对该物质的研究是当前智能材料研究领域的一个重要分支。采用这种智能材料制作的阻尼器具有出力大、体积小、响应快、结构简单、阻尼力连续顺逆可调、易于与计算机结合实现智能化控制等优点。可以克服传统统必不可少的元件之一,其优良特性正不断引起人们的普遍关注,但是它是以磁流变液这种新型智能材料作为工作介质的,由于材料本身特殊的流变性和复杂性,磁流变阻尼器的设计涉及电、磁、机械和控制等方面的知识。本文侧重磁流变阻尼器控制方面的研究,对磁流减振器的控制系统进行了分析,选取了合适的能源较大,加之控制装置的控制算法比较复杂,因此应用程度少于其他两种被动阻尼器状态反馈量难测、主动控制力能耗大以及时滞与溢出等缺陷。因此它将成为减振控制的新一代高性能阻尼驱动装置,在汽车、海洋平台、土木工程以及航空航天等振动控制领域有着很大的应用潜力【。磁流变阻尼器件作为减振系控制方案和控制策略,并进行了仿真试验的设计。振动控制可以分为被动控制、主动控制、混合控制和半主动控制。被动控制是无外加能源的控制:主动控制是有外加能源的控制,主动控制系统由传感器、运算器和作动器三部分组成,包含主动拉索系统、主动支撑控制、主动可变刚度系统、主动质量阻尼系统;半主动控制是有少量外加能源的控制,其控制力虽由控制装置自身的运动而被动的产生,但在控制过程中控制装置可以利用外加能源主动调整自身的参数,从而起到调节控制力的作用,现有的半主动控制技术包括:半主动隔震装置、半主动变刚度装置和半自动变阻尼装置等。这三种控制技术中,主动控制的效果最好,但是它所需外加技术;被动控制造价低廉、容易实现、应用广,但是存在控制精度不高的缺点;半主动控制介于主动控制和被动控制之间,控制精确程度较高,造价较低,并且不需要较大的能量,因此具有广阔的应用和发展前景。武汉理工大学硕士学位论文
⒄常用的耗能元件是把结构物中的某些元件缰С拧⒓袅η设计成为耗能元件或者是在结构物的某些部位诘慊蛄哟装设阻尼器。传统的被动耗能阻尼器归纳起来主要有以下几种:金属阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和粘弹性阻尼器等。下面分别介绍其特性。由于金属材料在进入弹塑性范围以后具有良好的滞回性能,因而被用来制造各种类型的耗能装置。常用的金属阻尼器有:软钢阻尼器和铅阻尼器。摩擦阻尼器的研究始于年代末期。目前,研究开发的摩擦阻尼器主要有;Σ磷枘崞鳌Σ磷枘崞鳌⒛Σ良羟薪伦枘崞鳌⒒,摩擦耗能明显,可提供较大的附加阻尼,载荷大小和频率对性能的影响不大,且构造简单,取材容易,造价低廉。粘滞阻尼器一般是由缸体、活塞和流体组成。活塞在缸体可做往复运动,活塞上有适