以圓柱殼體為研究對(duì)象,對(duì)其振動(dòng)主動(dòng)控制中的作動(dòng)器位置優(yōu)化問題進(jìn)行了研究,采用可控性優(yōu)化配置準(zhǔn)則并對(duì)其進(jìn)行了推導(dǎo)分析,利用遺傳算法完成圓柱殼體內(nèi)作動(dòng)器位置的快速尋優(yōu)。研究結(jié)果表明,優(yōu)化得到的圓柱殼體內(nèi)作動(dòng)器布放位置能獲得更佳的振動(dòng)控制效果,驗(yàn)證了以圓柱殼體為被控結(jié)構(gòu)的作動(dòng)器位置優(yōu)化方法的可行性,為緊湊空間結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制及振動(dòng)傳遞抑制提供一種作動(dòng)器布局優(yōu)化方法。 

【文章來源】：水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2020,28(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

作動(dòng)器可選布置位置編碼Fig.1Optionalactuatorpositioncoding

2020年12月耿小明,等:圓柱殼體振動(dòng)主動(dòng)控制作動(dòng)器位置優(yōu)化方法第6期水下無人系統(tǒng)學(xué)報(bào)www.yljszz.cn653圖2作動(dòng)器可選位置編碼展開圖Fig.2Expandedviewoftheoptionalpositioncodingoftheactuator概率為0.7,變異概率為0.1。為了抑制水下航行器動(dòng)力裝置產(chǎn)生的振動(dòng)向頭段傳遞,在圓柱殼體模型一端布置激振器模擬動(dòng)力裝置產(chǎn)生的振動(dòng),另一端選一測(cè)試點(diǎn)布置傳感器,作為控制的目標(biāo)點(diǎn),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行作動(dòng)器位置尋優(yōu)。理論上作動(dòng)器數(shù)量越多控制效果越好[13],但對(duì)于緊湊空間的水下航行器,其內(nèi)部空間有限,因此對(duì)作動(dòng)器數(shù)量有嚴(yán)格限制,文中將作動(dòng)器數(shù)量設(shè)定為4,遺傳算法優(yōu)化求解流程如圖3所示。圖3基于遺傳算法的作動(dòng)器位置優(yōu)化流程圖Fig.3Flowchartofactuatorpositionoptimizationbasedongeneticalgorithm選取適應(yīng)度函數(shù)為cObjPI,得到的遺傳算法進(jìn)化曲線如圖4所示,當(dāng)進(jìn)化到第21代時(shí)適應(yīng)度函數(shù)值收斂到最小值,即此時(shí)的作動(dòng)器布置方案獲得最大的目標(biāo)函數(shù)值�；谶z傳算法優(yōu)化得到的作動(dòng)器最優(yōu)布置位置如圖5所示。圖4遺傳算法進(jìn)化曲線Fig.4Geneticalgorithmevolutioncurves圖5圓柱殼體作動(dòng)器布置圖Fig.5Arrangementofactuatorsofacylindricalshell3作動(dòng)器最優(yōu)布局仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證3.1仿真分析為了驗(yàn)證上述優(yōu)化的作動(dòng)器位置對(duì)圓柱殼振動(dòng)的控制效果,基于MATLAB/simulink搭建振動(dòng)主動(dòng)控制仿真模型,設(shè)定3組不同的作動(dòng)器布置方案,與優(yōu)化后的作動(dòng)器布置方案進(jìn)行對(duì)比分析。文中的振動(dòng)主動(dòng)控制仿真中,在圖1中激振器對(duì)應(yīng)的編號(hào)為28的位置輸入單頻激勵(lì)信號(hào)。取激勵(lì)信號(hào)為振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)的參?

主動(dòng)控制效果Table3Activevibrationcontroleffectofcontrolgroupandoptimizedgroup頻率/Hz幅值降低量/(mms-2)對(duì)照組1對(duì)照組2對(duì)照組3優(yōu)化組5067.9966.0963.8371.9210011.9416.5714.1723.6920019.1825.0923.4424.68300–0.926.565.3416.4340010.1325.1520.3420.45500–2.130.66–0.673.92600–3.751.22–0.566.55700–9.10–5.84–7.824.01800–2.522.301.026.75900–3.05–1.46–2.082.441000–7.03–3.92–4.902.563.2試驗(yàn)分析振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)接線圖如圖9所示,作動(dòng)器安裝圖如圖10所示。作動(dòng)器粘貼固定于圓柱殼體的內(nèi)表面,輸出沿圓柱殼徑向的控制力。激振器、作動(dòng)器和傳感器安裝位置同上文。試驗(yàn)中利用激振器模擬水下航行器動(dòng)力裝置激勵(lì)殼體引起的振動(dòng)初級(jí)源,激勵(lì)信號(hào)經(jīng)功率放大器后驅(qū)動(dòng)激振器激勵(lì)圓柱殼體振動(dòng),加速度傳感器采集振動(dòng)信號(hào)輸入振動(dòng)主動(dòng)控制器的模擬/數(shù)字(ana-loguetodigital,A/D)輸入端,作為參考信號(hào);利用另一加速度傳感器檢測(cè)殼體端的振動(dòng)信號(hào)并作為誤差信號(hào);振動(dòng)主動(dòng)控制器根據(jù)輸入的參考信號(hào)、誤差信號(hào),以FxLMS算法為控制算法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整自適應(yīng)濾波器的各權(quán)系數(shù)得到抵消信號(hào),該信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換后輸入到作動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)控制。圖9振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)接線圖Fig.9Wiringdiagramofactivevibrationcontroltestsystem圖10作動(dòng)器安裝圖Fig.10Installationdrawingofactuator由于篇幅限制,只列舉以50Hz單頻激勵(lì)信號(hào)作為激勵(lì)力的振動(dòng)主動(dòng)控制試驗(yàn)結(jié)果。對(duì)于激振器產(chǎn)生的50Hz的單頻激振力作用下,作動(dòng)器位置優(yōu)化組和各對(duì)照組的觀測(cè)點(diǎn)振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果如圖11所示。試驗(yàn)結(jié)果表明,優(yōu)化組的控制效

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]圓柱殼體振動(dòng)主動(dòng)控制中作動(dòng)器的優(yōu)化配置[J]. 胡澤超,何琳,李彥.  船舶力學(xué). 2019(11)
[2]一種新型的撓性航天器作動(dòng)器布局優(yōu)化方案[J]. 郭延寧,王鵬宇,金珊.  飛控與探測(cè). 2019(05)
[3]作動(dòng)器最優(yōu)配置的柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)主動(dòng)控制[J]. 高維金,王亮,劉永光.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
[4]Placement optimization of actuator and sensor and decentralized adaptive fuzzy vibration control for large space intelligent truss structure[J]. LI DongXu,LIU Wang,JIANG JianPing & XU Rui College of Aerospace and Material Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China.  Science China（Technological Sciences）. 2011(04)
[5]模態(tài)的可觀可控度與作動(dòng)器、傳感器的布置[J]. 張志誼,傅志方,饒柱石.  振動(dòng)與沖擊. 1998(02)



本文編號(hào)：3457899