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《天津大学》 1999年
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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

宋轶民  
【摘要】: 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递归神经网络辨识器,获得了弹性连杆机构的非线性动力学模型。系统辨识的结果表明,神经网络辨识器的精度明显高于传统的运动弹性动力学理论模型。 5.在参数估计方面,本文构造了弹性连杆机构动力学系统的线性化模型,根据连续型Hopfield神经网络(HNN)的优化计算原理,对该线性化模型的状态方程进行了参数估计。此外,本文还提出了一种基于输入输出数据的线性系统状态空间表达式的HNN参数估计方法。 6.本文对基于神经网络的非线性动态系统自适应控制方法进行了深入研究,利用实验输入输出数据离线设计了动态递归神经网络开环、闭环控制器,并分别采用基于神经网络的直接自校正控制方法与基于神经网络的间接自适应控制方法对弹性连杆机构实施了在线控制。结果表明,机构的动态响应得到了显著改善,弹性构件输出点的应变峰值下降了50%左右,明显优于国外其他研究所取得的实验控制效果(10% ~ 20%)。 7.由于神经网络理论尚不完善,神经网络非线性控制系统的稳定性分析一直没有明确的理论指导。本文由Lyapunov稳定性定理出发,对弹性连杆机构振动主动控制系统的线性化模型进行了闭环稳定性分析,最终证
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:1999
【分类号】:TH113.1

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 姜春福;李庆翠;李萍;;基于神经网络的机器人运动模型辨识及实验验证[J];应用基础与工程科学学报;2006年01期
2 李鹏飞;刘宏昭;原大宁;;弹性连杆机构振动的模型预测主动控制研究[J];中国机械工程;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 窦建武;柔性机器人协调操作的运动学和动力学研究[D];北京工业大学;2001年
2 姜春福;基于神经网络的机器人模型辨识与控制研究[D];北京工业大学;2003年
3 李鹏飞;弹性连杆机构振动主动控制理论与实验研究[D];西安理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙丽华;基于神经网络的飞机垂直尾翼振动主动控制[D];南京航空航天大学;2010年
2 毛立军;基于控制的柔性机器人及其协调操作动力学建模与分析[D];北京工业大学;2002年
3 杨晨;船舶浮筏隔振系统振动主动控制[D];大连海事大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 曹苏民;陆一心;;面向系统方块图的频域数字仿真方法[J];安徽工学院学报;1989年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 Yu Kerwei;Yang Tsunlirng;;A Case Study of Yacht's Motions Represented by Using Stewart Platform[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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6 张海涛;陈宗海;向微;;人工神经网络在系统控制和建模中的应用综述[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
7 肖瑛;李振兴;刘国枝;张琳波;;双模式神经网络盲均衡算法研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯婷;离散时间Markov跳变系统的稳定性与鲁棒H_2/H_∞控制[D];山东科技大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 李桃迎;交通领域中的聚类分析方法研究[D];大连海事大学;2010年
6 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
7 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
8 汪木兰;神经网络硬化实现的共性技术在电力传动中应用研究[D];合肥工业大学;2010年
9 朱松;随机回归神经网络的动力学行为研究[D];华中科技大学;2010年
10 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李连昌;新安煤田二_1煤层煤与瓦斯突出危险程度预测[D];河南理工大学;2010年
2 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 檀庭跃;智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
4 李安新;BP神经网络研究与硬件实现[D];山东科技大学;2010年
5 张永宾;居住区景观设计方案评价方法初探[D];中南林业科技大学;2009年
6 徐小任;基于BP神经网络的城镇网络地价评估模型研究[D];广西师范学院;2010年
7 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
8 吴家瑞;服装产品加工成本快速估算方法研究[D];浙江理工大学;2010年
9 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
10 雷明杰;神经网络和遗传算法在中厚板轧机中的应用研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张成新,余跃庆;柔性臂机器人协调操作的承载能力[J];北京工业大学学报;2001年04期
2 温肇东;王占林;祁晓野;鲍莉娜;;复合舵机的神经网络自校正控制[J];北京航空航天大学学报;2007年11期
3 刘志刚,孙承顺,杨铁军,黄金娥;人工神经网络在柴油机振动有源控制中的研究[J];船舶工程;2000年02期
4 柳瑞锋;王强;章艺;李国平;;浮筏隔振系统隔振效果有限元估算方法[J];船舶工程;2009年06期
5 张峰;许树浩;俞孟萨;刘朋;;浮筏隔振效果评定的矢量四端网络参数方法与试验研究[J];船舶力学;2011年10期
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9 谭光辉;解江;夏巍;赵令诚;;改装苏-80飞机的尾翼抖振研究[J];飞行力学;2008年05期
10 孙勇军;卢晓东;刘娟;;JL-6飞机抖振边界试飞技术及相关性分析[J];飞行力学;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 窦建武;柔性机器人协调操作的运动学和动力学研究[D];北京工业大学;2001年
2 郭大蕾;车辆悬架振动的神经网络半主动控制[D];南京航空航天大学;2002年
3 巫影;浮筏减振降噪理论研究及仿真[D];武汉理工大学;2002年
4 陈玉强;双层隔振系统振动主动控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 吴克恭;埋入压电材料的智能复合材料结构振动主动控制理论和实验研究[D];西北工业大学;2003年
6 李嘉全;浮筏系统的振动主动控制技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
7 肖斌;柴油机双层隔振台架主动隔振技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李论;柔性机器人与机构动力学仿真的研究[D];北京工业大学;2000年
2 张海峰;基于神经网络的压电智能结构控制方法研究[D];西北工业大学;2001年
3 韩亚伟;基于神经网络的结构振动预测控制研究[D];天津大学;2003年
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7 吴召明;梁的振动主动控制技术研究[D];北京邮电大学;2006年
8 董璐;飞机抖振特性N-S方程计算[D];南京航空航天大学;2007年
9 李晓明;舰船浮筏系统隔振及抗冲击特性研究[D];大连理工大学;2007年
10 崔洪宇;基于模糊神经网络的海洋平台振动主动控制[D];大连理工大学;2007年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 吕雁;陈文楷;唐润宏;;基于F2812 DSP的机器人位置控制系统研究[J];仪器仪表用户;2007年02期
2 魏广威;王汉平;杨鸣;王绍助;王林鹏;;弹性体振动主动控制技术的研究现状[J];四川兵工学报;2012年12期
3 岳瑛,余跃庆;柔性机器人协调操作系统动力特性分析[J];机械设计与研究;2004年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王瑞茂;余跃庆;;柔性机器人协调操作终点定位规划[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 樊炳辉;RPJ-D型喷砼机器人技术研究[D];山东科技大学;2007年
2 胡俊峰;柔性机器人机构动力学分析及振动控制研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 毛立军;基于控制的柔性机器人及其协调操作动力学建模与分析[D];北京工业大学;2002年
2 王瑞茂;柔性机器人协调操作系统运动规划研究[D];北京工业大学;2003年
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4 张绍立;机电系统的控制方法融合及其应用研究[D];北京工业大学;2006年
5 谢彩云;基于神经网络的非线性时滞系统预测PID控制[D];大连理工大学;2007年
6 胡冬冬;柔性欠驱动机械臂的动力学运动规划[D];北方工业大学;2008年
7 张永兴;机器人模糊模型辨识方法研究及其在机器马中的应用[D];燕山大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 李作清,陈志祥;计算机辅助提高内圆磨削质量[J];华中理工大学学报;1992年03期
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7 冯纯伯,刘延年;神经网络控制的现状及问题[J];控制理论与应用;1994年01期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋轶民,张策,余跃庆,马文贵;弹性连杆机构振动控制研究综述[J];机械工程学报;2001年10期
2 任雪梅,陈杰;采用一种新型神经网络的动态系统辨识与控制(英文)[J];Journal of Beijing Institute of Technology;1999年03期
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10 魏东,马瑞平,张明廉,石晓荣;基于神经网络的自适应非线性控制及仿真研究[J];北京航空航天大学学报;2004年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔明月;赵红渠;缑新科;张帆;;神经网络-遗传算法在柴油机振动有源控制中的应用[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
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3 吴晓峰;利铭;龙英;;基于神经网络的电极调节自适应控制系统设计与应用[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
4 党建武;张彩珍;张全新;;基于神经网络的列车自动运行控制系统研究[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
5 冯国楠;范梅生;;基于神经网络的位置伺服系统自适应控制[A];1995年中国智能自动化学术会议暨智能自动化专业委员会成立大会论文集(下册)[C];1995年
6 刘治;李春文;;一种多层模糊CMAC自适应非线性离散控制[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
7 胡东岗;孙志毅;刘素清;;神经网络自适应控制技术在冲天炉熔炼中的应用[A];中国计量协会冶金分会2008年会论文集[C];2008年
8 胡东岗;孙志毅;刘素清;;神经网络自适应控制技术在冲天炉熔炼中的应用[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年
9 黄文梅;唐亚利;;非线性系统局部模型辨识方法的研究[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年
10 谢文祥;饶仲海;薛钧义;;基于神经网络的参数估计在线性系统故障诊断中的应用[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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3 健康时报特约记者  张献怀;干细胞移植:修复受损的神经网络[N];健康时报;2006年
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5 记者 孙刚;“神经网络”:打开复杂工艺“黑箱”[N];解放日报;2007年
6 本报记者  杜海涛;网上缉私:变“抓住才打”为“主动控制”[N];人民日报;2006年
7 本报首席记者 任荃 实习生 史博臻;轨交“神经网络”触动创新神经[N];文汇报;2011年
8 计算机世界实验室 韩勖;当布线系统遭遇神经网络[N];计算机世界;2009年
9 本报记者 王佳;从被动检测到主动控制[N];中国国门时报;2004年
10 武铠 通讯员 王志岐;吴宏鑫:掌控无限 研究无涯[N];中国航天报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋轶民;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[D];天津大学;1999年
2 张敏;复杂非线性系统的智能自适应控制研究[D];南京航空航天大学;2008年
3 谭建豪;自然计算理论及其在系统辨识中的应用研究[D];湖南大学;2010年
4 杨建坤;北方小城镇供热模式分析与热网优化控制的研究[D];同济大学;2007年
5 陈填锐;确定学习理论与智能振动故障诊断[D];华南理工大学;2010年
6 董岩;基于神经网络的机载三轴稳定平台控制系统算法应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
7 白建波;测试室空调系统自适应控制的研究[D];东南大学;2006年
8 李鹏;基于系统辨识的太阳能—相变蓄热新风供暖系统控制策略研究[D];北京邮电大学;2011年
9 文敦伟;面向多智能体和神经网络的智能控制研究[D];中南大学;2001年
10 吴大宏;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究[D];西南交通大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 商长富;汽车动态称重系统数据处理的算法研究[D];吉林大学;2007年
2 罗有明;基于神经网络的无刷直流电机调速系统[D];哈尔滨理工大学;2007年
3 查富生;高速车铣复合加工中心铣削过程的智能控制[D];兰州理工大学;2005年
4 王会敏;关于神经网络及其在自适应控制中的应用的研究[D];天津大学;2004年
5 刘侠;NJ2045牵引力控制系统神经网络自适应控制方法研究[D];吉林大学;2005年
6 王文军;具有干扰影响的神经网络控制系统研究[D];北京工业大学;2005年
7 朱丽雅;非线性不确定系统的自适应神经网络控制[D];南京信息工程大学;2008年
8 孙开珊;多轴空间轮廓误差的建模与交叉耦合补偿[D];华中科技大学;2007年
9 向志容;基于神经网络的一类MIMO非线性系统的自适应控制[D];湘潭大学;2007年
10 吴潇潇;电液伺服系统建模与控制策略研究[D];南京理工大学;2011年
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