發(fā)布時間：2021-10-25 17:51

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

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

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

作動器可選布置位置編碼Fig.1Optionalactuatorpositioncoding

2020年12月耿小明,等:圓柱殼體振動主動控制作動器位置優(yōu)化方法第6期水下無人系統(tǒng)學(xué)報www.yljszz.cn653圖2作動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力裝置產(chǎn)生的振動向頭段傳遞,在圓柱殼體模型一端布置激振器模擬動力裝置產(chǎn)生的振動,另一端選一測試點布置傳感器,作為控制的目標點,在此基礎(chǔ)上進行作動器位置尋優(yōu)。理論上作動器數(shù)量越多控制效果越好[13],但對于緊湊空間的水下航行器,其內(nèi)部空間有限,因此對作動器數(shù)量有嚴格限制,文中將作動器數(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,得到的遺傳算法進化曲線如圖4所示,當進化到第21代時適應(yīng)度函數(shù)值收斂到最小值,即此時的作動器布置方案獲得最大的目標函數(shù)值。基于遺傳算法優(yōu)化得到的作動器最優(yōu)布置位置如圖5所示。圖4遺傳算法進化曲線Fig.4Geneticalgorithmevolutioncurves圖5圓柱殼體作動器布置圖Fig.5Arrangementofactuatorsofacylindricalshell3作動器最優(yōu)布局仿真和試驗驗證3.1仿真分析為了驗證上述優(yōu)化的作動器位置對圓柱殼振動的控制效果,基于MATLAB/simulink搭建振動主動控制仿真模型,設(shè)定3組不同的作動器布置方案,與優(yōu)化后的作動器布置方案進行對比分析。文中的振動主動控制仿真中,在圖1中激振器對應(yīng)的編號為28的位置輸入單頻激勵信號。取激勵信號為振動主動控制系統(tǒng)的參?

主動控制效果Table3Activevibrationcontroleffectofcontrolgroupandoptimizedgroup頻率/Hz幅值降低量/(mms-2)對照組1對照組2對照組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試驗分析振動主動控制試驗系統(tǒng)接線圖如圖9所示,作動器安裝圖如圖10所示。作動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、作動器和傳感器安裝位置同上文。試驗中利用激振器模擬水下航行器動力裝置激勵殼體引起的振動初級源,激勵信號經(jīng)功率放大器后驅(qū)動激振器激勵圓柱殼體振動,加速度傳感器采集振動信號輸入振動主動控制器的模擬/數(shù)字(ana-loguetodigital,A/D)輸入端,作為參考信號;利用另一加速度傳感器檢測殼體端的振動信號并作為誤差信號;振動主動控制器根據(jù)輸入的參考信號、誤差信號,以FxLMS算法為控制算法進行自動調(diào)整自適應(yīng)濾波器的各權(quán)系數(shù)得到抵消信號,該信號通過D/A轉(zhuǎn)換后輸入到作動器進行振動控制。圖9振動主動控制試驗系統(tǒng)接線圖Fig.9Wiringdiagramofactivevibrationcontroltestsystem圖10作動器安裝圖Fig.10Installationdrawingofactuator由于篇幅限制,只列舉以50Hz單頻激勵信號作為激勵力的振動主動控制試驗結(jié)果。對于激振器產(chǎn)生的50Hz的單頻激振力作用下,作動器位置優(yōu)化組和各對照組的觀測點振動響應(yīng)結(jié)果如圖11所示。試驗結(jié)果表明,優(yōu)化組的控制效

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3457899