基于人工免疫克隆算法的压电悬臂梁振动主动控制的研究

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任何一个工程结构受到动态激励和干扰时,都会产生振动。振动不仅会降低机械系统的性能,而且会危害人类健康,强烈而持续的振动甚至有时会对工程结构带来毁灭性的破坏,而振动主动控制由于效果好、适应性强等潜在的优越性,正越来越受到人们的重视。目前在对振动主动控制采用的各种控制算法中,都需要对振动方程的各个参数进行准确的计算才能得到好的控制效果,但在实际中这些参数的精确值很难计算,一般都是进行估计和假设,因此控制效果并不能令人满意。针对这些现状,本文设计了基于周期变异免疫克隆优化的压电悬臂梁控制算法。该算法避免了精确计算系统参数的繁琐工作,改进了悬臂梁主动抑振的控制方法,实现了悬臂梁主动抑振自学习控制。本文首先对压电悬臂梁进行力学分析,分析了对梁的振动影响最大的就是其前三阶模态;然后根据梁振动的特点提出了一种新的周期变异概率的免疫克隆算法,该算法具有更高的收敛速度,能够更有效地克服早熟现象,更好地解决类似高维函数优化等复杂问题,并且适合用于控制系统中控制策略的优化:其次将这种算法运用到了压电智能悬臂梁的控制模型中,对整个系统进行了仿真实验,仿真实验表明提出的算法收敛速度高、控制效果好,并且能够通过学习自动调整控制参数,使用方便:最后构建了压电智能悬臂梁的实验系统,该系统充分验证了基于动态变异概率人工免疫算法的智能梁的控制是完全可行的,其控制效果要明显优于普通PID控制的效果,实现了系统PID参数自调节控制。
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