專利名稱：一種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于汽車、飛機(jī)以及機(jī)械加工機(jī)器等機(jī)械部件，一般情況下都以恒定的動(dòng)態(tài)頻率特性工作，但固定的頻率特性有時(shí)無法滿足工作的需求，例如軍事裝備的偽裝以及產(chǎn)品性能的改進(jìn)等。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制，工程上可采用不同的方法，傳統(tǒng)的被動(dòng)振動(dòng)控制無需從外部輸入能量，而是通過改變結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布來降低其振動(dòng)響應(yīng)，它具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、經(jīng)濟(jì)性好、可靠性高、對(duì)高階振動(dòng)抑制效果好等特點(diǎn)，但隨著結(jié)構(gòu)控制性能要求的提高，被動(dòng)振動(dòng)控制的局限性就逐漸暴露出來。振動(dòng)主動(dòng)控制在控制過程中，根據(jù)所檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)，應(yīng)用一定的控制策略，經(jīng)過實(shí)時(shí)計(jì)算，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)作動(dòng)器對(duì)控制目標(biāo)施加一定的影響，達(dá)到抑制或消除振動(dòng)的目的。其具有控制效果好、適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)阻尼比高和消除振動(dòng)能量迅速等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的主動(dòng)控制算法在結(jié)構(gòu)性能控制中有著很好的表現(xiàn)，但是大多集中于振動(dòng)和噪聲的控制，無法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)頻率特性的任意改變。本發(fā)明在傳統(tǒng)的主動(dòng)控制算法基礎(chǔ)上構(gòu)造出一種變頻率特性主動(dòng)控制算法，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)對(duì)外輻射頻率特性的主動(dòng)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法，該控制方法整個(gè)過程集中于頻域進(jìn)行，節(jié)省了信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間，構(gòu)造的評(píng)判準(zhǔn)則有效提高算法的可靠性、抗干擾性，適用于振動(dòng)和噪聲的主動(dòng)抑制以及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)頻率特性的主動(dòng)控制。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的這種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法，包括以下步驟I)首先構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，采用頻域振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)和作動(dòng)參數(shù)作為頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器的輸入，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能，建立響應(yīng)和激勵(lì)參數(shù)之間的關(guān)系；2)構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器權(quán)值、辨識(shí)信號(hào)與頻域目標(biāo)信號(hào)的誤差以及作動(dòng)參數(shù)組成頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，采用全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器產(chǎn)生新的作動(dòng)參數(shù)，不斷循環(huán)迭代，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的振幅，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制。上述的構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能的方法如下構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器，所述頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器是一個(gè)兩層的線性網(wǎng)絡(luò)，其輸入為被控對(duì)象的頻域振動(dòng)響應(yīng)和作動(dòng)器的作動(dòng)參數(shù)即幅值A(chǔ)、頻率w和相位灼輸出層采、用線性傳遞函數(shù)，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層與輸出層的傳遞計(jì)算后得到被控對(duì)象的一步預(yù)測(cè)響應(yīng)；采用頻域振動(dòng)響應(yīng)和作動(dòng)參數(shù)作為頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器輸入，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能，建立響應(yīng)和激勵(lì)參數(shù)之間的關(guān)系，通過權(quán)值參與頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的迭代。進(jìn)一步，上述的構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，采用全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器產(chǎn)生新的作動(dòng)參數(shù)，不斷循環(huán)迭代，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制的方法如下所述頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器是一個(gè)三層誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)，包含輸入層、隱層和輸出層，由辨識(shí)信號(hào)與頻域目標(biāo)信號(hào)的誤差以及作動(dòng)參數(shù)組成頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞計(jì)算后得到的輸出作為新的作動(dòng)參數(shù)，頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器通過不斷的激勵(lì)、采集、比較，實(shí)現(xiàn)與預(yù)設(shè)振幅的一步步逼近，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制；根據(jù)基本BP算法，權(quán)值與閾值的修正正比于誤差函數(shù)負(fù)梯度方向，結(jié)合動(dòng)量梯度下降法，得到變頻率特性主動(dòng)控制算法中頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器權(quán)值閾值的動(dòng)量法修正公式；變頻率特性主動(dòng)控制算法中采用將全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則；頻域全局誤差函數(shù)J和特征頻點(diǎn)誤差E定義為
權(quán)利要求
1.一種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟 1)首先構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，采用頻域振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)和作動(dòng)參數(shù)作為頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器的輸入，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能，建立響應(yīng)和激勵(lì)參數(shù)之間的關(guān)系； 2)構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器權(quán)值、辨識(shí)信號(hào)與頻域目標(biāo)信號(hào)的誤差以及作動(dòng)參數(shù)組成頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，采用全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器產(chǎn)生新的作動(dòng)參數(shù)，不斷循環(huán)迭代，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的振幅，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法,其特征在于,所述的構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù) 測(cè)功能的方法如下 構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器，所述頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器是一個(gè)兩層的線性網(wǎng)絡(luò)，其輸入為被控對(duì)象的頻域振動(dòng)響應(yīng)和作動(dòng)器的作動(dòng)參數(shù)即幅值A(chǔ)、頻率w和相位爐;輸出層采用線性傳遞函數(shù)，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層與輸出層的傳遞計(jì)算后得到被控對(duì)象的一步預(yù)測(cè)響應(yīng)； 采用頻域振動(dòng)響應(yīng)和作動(dòng)參數(shù)作為頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器輸入，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能，建立響應(yīng)和激勵(lì)參數(shù)之間的關(guān)系，通過權(quán)值參與頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的迭代。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法,其特征在于,所述的構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，采用全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則，由頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器產(chǎn)生新的作動(dòng)參數(shù)，不斷循環(huán)迭代，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制的方法如下 所述頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器是一個(gè)三層誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)，包含輸入層、隱層和輸出層，由辨識(shí)信號(hào)與頻域目標(biāo)信號(hào)的誤差以及作動(dòng)參數(shù)組成頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的輸入，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳遞計(jì)算后得到的輸出作為新的作動(dòng)參數(shù)，頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器通過不斷的激勵(lì)、采集、比較，實(shí)現(xiàn)與預(yù)設(shè)振幅的一步步逼近，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制； 根據(jù)基本誤差反向傳播BP算法，權(quán)值與閾值的修正正比于誤差函數(shù)負(fù)梯度方向，結(jié)合動(dòng)量梯度下降法，得到變頻率特性主動(dòng)控制算法中頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器權(quán)值閾值的動(dòng)量法修正公式； 變頻率特性主動(dòng)控制算法中采用將全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則；頻域全局誤差函數(shù)J和特征頻點(diǎn)誤差E定義為
全文摘要
本發(fā)明公開一種殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制方法。首先構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)器(FNNI)對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行辨識(shí)，采用頻域振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)和作動(dòng)參數(shù)作為輸入，實(shí)現(xiàn)被控結(jié)構(gòu)的建模和響應(yīng)的一步預(yù)測(cè)功能，建立響應(yīng)和激勵(lì)參數(shù)之間的關(guān)系；然后構(gòu)建頻域神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器，由FNNI權(quán)值、辨識(shí)信號(hào)與頻域目標(biāo)信號(hào)的誤差以及作動(dòng)參數(shù)組成FNNC的輸入，采用全局頻域誤差與特征頻點(diǎn)誤差相結(jié)合的評(píng)判準(zhǔn)則，由FNNC產(chǎn)生新的作動(dòng)參數(shù)，不斷循環(huán)迭代，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的振幅，完成殼體結(jié)構(gòu)表面變頻率特性的主動(dòng)控制。整個(gè)過程集中于頻域進(jìn)行，節(jié)省了信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間，構(gòu)造的評(píng)判準(zhǔn)則有效提高算法的可靠性、抗干擾性，適于振動(dòng)和噪聲的主動(dòng)抑制以及結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)頻率特性主動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G05B13/04GK102749849SQ20121022769
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月3日
發(fā)明者何正嘉, 盧立勤, 張興武, 游上欽, 王義杰, 陳雪峰 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)