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基于神经网络的压电结构振动主动控制研究

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声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 压电智能材料和智能结构

1.3 压电结构振动控制

1.4 人工神经网络算法的发展

1.5 虚拟仪器与LabVIEW

1.6 本文主要内容

2.1 压电结构振动主动控制基本知识介绍

2.2 线性二次型最优控制算法介绍

2.3 压电智能悬臂梁的最优控制及数值仿真

2.4 本章小结

3 神经网络控制方法介绍及数值仿真

3.1 神经网络的介绍

3.2 BP神经网络的数学描述

3.3 智能悬臂梁的BP神经网络仿真

3.4 本章小结

4 基于神经网络压电智能悬臂梁振动主动控制实验

4.1 实验方案设计

4.2 实验仪器介绍

4.3 实验系统软件的设计与实现

4.4 实验平台搭建

4.5 基于NI实时系统的控制实验实现

4.6 实验结果分析

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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摘要

随着航空航天技术的飞速发展,柔性化是各类航天结构的一个重要发展趋势,柔性构件越来越受到关注,其弹性变形和振动问题也成为了研究的重点。近年来,压电智能材料因其频响带宽、易于加工和容易建立系统等优点,成为了热点材料。随着科学技术的进步,除了传统的算法如极点配置法、独立模态空间控制算法和线性二次型最优控制算法,神经网络等现代智能方法已经逐渐成为研究热点。因此,本文就采取智能控制算法中的神经网络控制算法对压电悬臂梁进行了振动控制。
  本文在介绍了线性二次型最优控制算法后,对一个压电柔性悬臂梁进行了线性二次型最优控制的数值仿真,过程是先建立柔性悬臂梁的模型,包括推导其运动微分方程、作动器弯矩方程和传感器的输出方程,然后运用线性二次型最优控制得到了系统的最优反馈增益矩阵。之后详细介绍了神经网络法,并对一个压电智能柔性悬臂梁进行了神经网络控制的数值仿真。最后,设计并完成了基于BP神经网络控制的压电智能悬臂梁振动主动控制实验,实验采用NI的PXI自动化测量平台,结合NILabVIEW的实时系统进行编程,运用压电柔性梁的神经网络数值仿真得到的权值和阈值对树脂材料的悬臂梁结构进行控制。实验结果表明,神经网络控制后的压电智能悬臂梁的振动受到了有效的抑制。

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