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基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制理论、方法与实验研究

本文首次将机构运动弹性动力学、现代控制论及神经网络理论相结合,以具有压电陶瓷作动器与电阻应变计传感器的平面弹性连杆机构为研究对象,系统地开展了基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制的理论、方法与实验研究。本文的研究成果包括:1.为满足非线性动态系统辨识与控制的需要,本文结合了静态前馈神经网络与动态反馈神经网络的优点,采用具有隐层自反馈的Elman型动态递归神经网络(DRNN)以实现基于神经网络的弹性连杆机构振动主动控制。2.本文对神经网络的学习算法进行了深入研究,提出了一种学习步长自适应调节的改进学习算法,大大提高了动态递归神经网络的学习速度,并对这种学习算法的收敛性给予了理论证明。3.本文采用修剪法确定神经网络的最佳拓扑结构,以学习误差对隐层神经元输出的偏导数作为神经网络的灵敏度,逐步去除网络中的冗余神经元,以提高动态递归神经网络的泛化能力。4.在系统辨识方面,本文以实验输入输出数据作为训练样本,采用复合辨识方法离线设计了动态  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

西北工业大学
西北工业大学

基于噪声控制的弹性连杆机构结构—控制一体化设计研究

工业领域广泛使用着以弹性连杆机构为主体的各种高速机构,这些机构由于阻尼小、整体大位移和局部弹性变形之间存在刚弹耦合,所以极容易受到外界的干扰发生振动并产生强烈的噪声辐射,对周边环境造成噪声污染。工业生产中的噪声问题已经越来越受到人们的重视,噪声控制技术已经成为现代机电产品绿色设计的主要研究内容之一。对高速机构进行准确的噪声辐射性能分析,有效的抑制机构噪声辐射,是我们必须面对的一个重要研究课题,这也是机械、航空航天及军事工业等领域设计良好产品所必须解决的关键问题之一。本文对弹性连杆机构声辐射性能分析、控制等问题进行了详细的讨论,取得了一些有价值的理论研究成果。本文基于对弹性连杆机构的弹性动力学分析,建立了机构的有限元动态方程。从机构振动响应出发,对机构声辐射性能指标的计算进行了详细地分析,通过算例对弹性连杆机构声辐射规律进行了讨论。通过对弹性机构振动波数谱分析,得出了机构振动与声辐射之间的关系。并依此对机构动态方程进行了改造,得出...  (本文共119页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

双链形连杆机构设计原理及其在开启结构中的应用

在本文中,使用了一类过约束机构——平面双链形连杆机构(Double Chain)来构造新的可展式结构。这类结构只使用了剪式铰节点,有且仅有一个自由度,这些条件使得它们成为理想的可展式结构。论文的第一部分首先回顾了平面闭合环形过约束连杆机构的研究历史及其种类,并针对本文的需要改进了复极向量分析法和矩阵分析法。论文的第二部分主要讨论了由一系列剪式铰单元组合而成的平面闭合环形连杆机构。运用数学拓扑方法的推导,得到了一些新类型Double Chain的构造规则,根据这些规则可以将得到的Double Chain分为两大类。其中一类Double Chain基于以下假定:组合结构中每一对角单元在机构展开过程中始终保持梁端夹角不变。根据上述假定推导了所有具有这个特性的角单元,接着系统研究了该如何将这些角单元组装成可动的DoubleChain,并给出了一系列的组装规则。另一类Double Chain是由一系列的平行四边形组成的,即每一对角单元相互...  (本文共170页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

电动机—弹性连杆机构系统耦合动力学研究

随着机构系统不断向着柔性化、高速化、轻量化和高精度化方向发展,其对机构系统弹性动力学性能的要求越来越高,具有良好的力学性能且刚重比和阻尼特性显著优于传统金属材料的先进复合材料,近年来也开始在机构系统中获得应用,并显示出良好的应用前景。然而这些高速轻质机构系统在运行中时常表现出一些难以解释的异常行为,究其原因是对该类机构系统非线性动态特性的研究还很不深入,对该类机构系统机电耦合等深层次问题也没有作详细探讨,这些理论问题已成为束缚新型复合材料在机电系统中推广应用的瓶颈。在这种情况下,对该类机构系统的非线性动态特性及耦合动力学等深层次问题的研究显得越来越重要。本文的研究目的就是要解决电动机—弹性连杆机构系统的非线性动态特性及耦合动力学的一些问题。主要内容包括:应用有限单元法建立三相交流电机—弹性连杆机构系统的耦合动力学模型。首先,根据电机转子存在振动偏心这种实际状态的机电耦合关系,引入电机气隙磁场能量函数,建立以电机转子横振、扭振为节...  (本文共130页) 本文目录 | 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于稳健设计的含间隙弹性连杆机构分析与综合

连杆机构由于本身固有的结构原因,其输出运动总是存在一定的误差,称为结构误差。另外,由于加工误差、装配误差、运动副间隙、弹性变形、输入误差的存在也会使机构的输出产生误差,称为机械误差。导致机械误差的因素往往具有随机性,因此,机构的输出误差也是随机量。但是,在传统的机构分析与设计中,认为机构输入、机构结构参数不存在误差或取其误差为确定值,这样的分析与设计称为确定性分析与设计。将机构的输入误差和结构参数误差作为随机量研究机构的分析与设计问题称为稳健性分析与设计。 目前,对机构稳健性分析与设计的研究尚不深入,主要工作集中在机构运动学参数概率误差分析方面,对机构动力学参数概率误差进行研究的文献作者还尚未见到。在机构运动学参数概率误差研究中,目前的文献仅限于考虑构件结构参数误差和运动副间隙造成的运动输出参数的概率误差分析。对于运动副间隙的处理,研究中总是假设运动副中销轴位置在间隙空间内均匀分布,将间隙问题作为运动学问题处理,但是,间隙对机构...  (本文共125页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

弹性连杆机构振动主动控制理论与实验研究

本文以弹性连杆机构为对象,对含机敏构件的弹性机构动力学模型的建立、机构弹性振动主动控制方法、原动件速度变化对机构动态性能的影响等问题进行了比较系统深入的研究。主要研究工作及结论如下:采用有限元法和Lagrange方程,建立了含压电机敏构件的弹性连杆机构动力学模型,并对其动力学响应进行求解。在建模过程中,考虑了机构刚体运动和构件弹性变形引起的刚弹耦合效应、压电材料机电耦合效应对机构动能和变形能的影响、以及机构变形引起的几何非线性因素等。建立的机构模型为时变的非线性动力学方程,采用改进的状态空间闭式算法对其进行求解。计算出的弹性机构动力学响应与实验测得的响应数据基本吻合。针对弹性连杆机构振动主动控制系统特点,提出了基于机构离散状态空间模型的主动模型算法控制方法。复杂的时变非线性弹性连杆机构动力学行为受多种因素影响,而模型算法控制方法降低了对系统模型的要求,其突出优点在于对复杂系统的不确定因素的适应性。采用该方法对弹性机构振动主动控制...  (本文共117页) 本文目录 | 阅读全文>>