基于NAGA的智能桁架振动模糊控制

摘要

结构振动控制问题是随着科技进步社会发展而逐渐受到关注的一个热门研究课题。三维空间桁架的振动智能控制方法的研究和实现是智能结构研究的主要内容。本文针对这一问题，研究了基于新改进的自适应遗传算法（简称NAGA）的智能桁架振动模糊控制及其相关问题。本文的主要研究工作包括:
　　(1)采用有限元方法建立了桁架结构空间数学模型，然后根据独立模态空间叠加原理，将智能桁架结构系统动力学模型转化到模态空间并作截断处理，得到模态空间桁架结构的动力学方程;
　　(2)对普通的自适应交叉算子和变异算子进行改进，得到NAGA，并用NAGA对一个平面10杆桁架结构进行结构优化，然后与用基本遗传算法(简称SGA)优化的结果进行对比，结果表明本文新提出的NAGA比SGA的优化效果更好。
　　(3)基于模糊控制不需要建立精确的数学模型的性质，本文采用模糊控制方法对智能桁架结构进行振动主动控制实验，因为控制规则是模糊控制的核心部分，本文采用NAGA对其规则进行优化，并详细介绍了设计模糊控制器的过程，用MATLAB/Simulink对一个39杆空间桁架振动进行仿真实验，分别得到自由振动条件下,普通模糊控制器控制下和基于NAGA优化的模糊控制器控制下的振动位移曲线图。通过两两对比得出基于NAGA优化的模糊控制器控制的智能桁架振动位移曲线的控制效果最明显，验证了NAGA优化模糊控制规则的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 智能结构的研究背景

1．2 振动控制问题的国内外现状

1．2．1 智能控制研究进展

1．2．2 模糊振动主动控制研究进展

1．3 主要研究内容

第2章 智能结构研究

2．1 概述

2．2 智能材料压电传感／作动方程

2．2．1 基本假定

2．2．2 压电传感方程

2．2．3 压电作动方程

2．3 智能结构的性能

2．3．1 智能结构的概念

2．3．2 智能结构的工作原理

2．3．3 智能结构在实际中的应用

2．4 智能桁架结构

2．5 本章小结

第3章 智能桁架结构的数学建模

3．1 概述

3．2 基本单元的有限元建模

3．3 空间桁架数学模型

3．3．1 静力平衡方程

3．3．2 桁架结构动力学方程

3．3．3 结构的动力响应

3．4 含作动器／传感器的智能桁架数学模型的建立

3．5 本章小结

第4章 模糊控制原理及模糊控制器设计

4．1 概述

4．2 模糊关系

4．3 模糊语言

4．4 模糊控制器设计原理

4．4．1 精确量的模糊化

4．4．2 建立模糊控制规则

4．4．3 模糊量的清晰化

4．5 本章小结

第5章 遗传算法原理及NAGA

5．1 概述

5．2 遗传算法原理

5．2．1 遗传算法的概念

5．2．2 遗传算法的操作过程

5．3 自适应遗传算法及其改进

5．4 改进的自适应遗传算法的应用

5．4．1 桁架结构数学模型

5．4．2 约束处理及适应度函数

5．4．3 NAGA优化桁架结构实例

5．5 基于改进的AGA的智能桁架振动模糊控制

5．5．1 智能桁架模糊控制器设计

5．5．2 NAGA优化模糊控制规则

5．5．3 算例仿真

5．6 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况