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振动—离心复合环境中随机振动的自适应逆控制方法研究

作　者: 汤敏
导　师: 于建华
学　校: 四川大学
专　业: 结构工程
关键词: 振动—离心复合环境 随机振动 自适应逆控制 LMS滤波器 BP神经网络
分类号: TB533
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 4次
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内容摘要


振动—离心复合环境的研究是基于结构或模型可靠度的要求而提出的,是研究结构破坏机理、验证模型有效性的重要手段。将振动台安装于离心机之上的复合实验系统可以比较真实地模拟出这种复合环境,但同时高线加速度环境中的强烈扰动会给振动台的正常工作造成影响,使其振动响应无法满足实验要求。因此,如何对复合环境中的振动台实施控制成了人们关注的焦点。 本文尝试采用自适应逆控制方法实现离心机振动台复合实验系统的随机振动控制。作者首先对随机振动的统计特性、分析方法和控制实验作了简单介绍。然后分析了自适应逆控制方法的基本思路,介绍了有关模型辨识和逆控制器的概念。接下来,针对控制过程中的关键技术作了更为深入的研究,讨论了使用抖动信号建立系统模型、选取BP神经网络建立系统逆模型以及消噪系统设计的问题。其中,还就神经网络训练样本的形成作了必要说明。 最后,借助于振动台的离散五刚体模型,将振动台的台面加速度作为控制目标,进行了复合实验系统在随机输入作用下的控制仿真。仿真按逆控制器的不同设计了两种控制系统:LMS自适应滤波器控制系统和BP网络逆控制系统。数据结果表明,两种系统都能够达到良好的控制效果,只是适用的范围有所不同。

全文目录


1.绪论  6-13
  1.1 概论  6
  1.2 相关领域的研究现状  6-11
    1.2.1 振动—离心环境  6-8
    1.2.2 自适应逆控制  8-10
    1.2.3 随机振动理论  10-11
  1.3 本文工作概述  11-13
    1.3.1 研究的目的和意义  11-12
    1.3.2 本文主要工作内容  12-13
2.随机振动控制的基本概念和方法  13-28
  2.1 随机振动的有关基本概念  13-14
    2.1.1 随机振动  13
    2.1.2 随机信号系统  13-14
    2.1.3 随机振动控制  14
  2.2 随机过程  14-20
    2.2.1 变换方法  14-16
    2.2.2 样本函数与随机过程  16-17
    2.2.3 随机过程的统计特性描述  17-20
  2.3 离散随机信号的现代功率谱估计方法  20-24
    2.3.1 形成滤波器  21-22
    2.3.2 参数谱估计方法  22-24
  2.4 传统的随机振动控制实验  24-28
    2.4.1 随机振动的等价条件  24-25
    2.4.2 均衡  25-26
    2.4.3 数字式控制  26-28
3.自适应逆控制方法简述  28-43
  3.1 数学模型  28-29
    3.1.1 状态空间方程  28
    3.1.2 传递函数  28-29
    3.1.3 脉冲响应函数  29
  3.2 自适应控制概述  29-30
  3.3 自适应逆控制一般概念  30-32
  3.4 自适应逆控制方法原理  32-41
    3.4.1 自适应滤波器  32-34
    3.4.2 对象建模  34-36
    3.4.3 逆对象建模  36-39
    3.4.4 自适应逆控制的实现  39-41
  3.5 仿真实例  41-43
4.基于自适应逆控制方法的现代随机振动控制  43-56
  4.1 抖动建模  43-44
  4.2 扰动的消除  44-45
  4.3 利用神经网络辨识对象逆模型  45-51
    4.3.1 神经网络简介  46-47
    4.3.2 BP神经网络  47-49
    4.3.3 训练样本的构造  49-51
  4.4 系统集成  51-52
  4.5 系统参数分析  52-56
    4.5.1 模型阶次辨识  52-53
    4.5.2 稳定性分析  53-56
5.复合环境下振动台自适应逆控制实验仿真  56-70
  5.1 离心机臂上振动台数学模型的建立  56-59
  5.2 系统的状态方程  59-61
  5.3 利用Simulink工具实施复合系统自适应逆控制的思路  61-64
    5.3.1 Simulink仿真工具介绍  61
    5.3.2 控制仿真的思路  61-64
  5.4 离心机振动台自适应逆控制仿真实例  64-70
    5.4.1 LMS法自适应逆控制仿真  64-68
    5.4.2 神经网络法自适应逆控制仿真  68-70
6.结语  70-72
参考文献  72-74
声明  74-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 振动、噪声及其控制 > 振动与噪声的发生
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