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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>>

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>>

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>>

《科技风》2017年24期
科技风

基于连杆机构的S型无碳小车微调方案

第五届全国大学生工程训练大赛以“重力势能驱动的具有方向控制的自行小车”为主题,要求小车在行走过程中所需的能量均由给定的重力势能转换而得,且小车的转向机构具有可调节功能,以适应放有不同间距障碍物的竞赛场地。因此在研究过程中,使“S”型无碳小车走出均匀的“S”型轨迹尤为重要。在整个小车设计过程中,转向机构的设计是核心部分。王政等基于ADAMS软件为平台,创建以连杆机构为参考的完全参数化无碳小车转向机构系统模型[1];吴新良等设计了一种采用凹槽凸轮推杆机构实现转向的自行小车[2];刘敏等利用不完全齿轮机构控制对心曲柄连杆滑块机构间歇性运动来实现无碳小车周期性转向[3];曹斌等利用槽轮机构实现8字轨迹的循环绕行[4];这些方案都可以实现小车的转向功能。但从历届工程训练大赛参赛小车总体情况来来看,由于结构简单、加工方便等原因,小车转向机构选择最多的还是空间连杆机构。1无碳小车行走轨迹的理论分析大赛要求小车为三轮结构,其中一轮为转向轮,另外...  (本文共3页) 阅读全文>>

《机械设计》2017年07期
机械设计

基于作图法的同源连杆机构的分析与应用

平面杆机构结构简单且连杆上点的运动轨迹多样性的特点,使连杆机构在工程实际中得到了十分广泛的应用。当要求在相同的传动角条件下改善原始机构的空间装配状况和运动性能时,或者对于同一个连杆上一点的轨迹,需要用不同的机构来实现,从而进一步改善整体机构的性能时,同源连杆机构就为这些需求提供了可能。同源四连杆机构是指自由度相同、输入构件的运动规律相同、输出构件上的一点轨迹相同的一组连杆机构。这组连杆机构的运动学尺寸不同,所以其受力状态和动态性能会有巨大差异。因而,同源连杆机构的形成方法是机构创新设计的重要方法之一[1]。1同源连杆机构设计原理及图解分析1.1同源连杆机构设计原理根据同源连杆机构的罗伯特-契贝谢夫(Roberts-Chebyshev)定理[2-3]可知:平面四杆机构连杆上的轨迹可以由3个不同的平面四杆机构来实现,这3个能够描绘出同一条连杆曲线的平面四杆机构称为同源连杆机构。其中,任何一个四杆机构的连杆转角及其连架杆的转角均等同于...  (本文共5页) 阅读全文>>