基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制.pdf

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1、·电气与自动化·程翔，等·基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制程翔，张伟(福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350108)摘要：采用变结构离散指数趋近律设计出有效的控制律，通过控制张紧臂的状态，从而抑制轮带的横向振动。运用BP神经网络自适应调整控制律的参数，抑制了系统抖振问题。仿真结果表明．基于BP神经网络离散指数趋近律的滑模控制律有效抑制了轮带的横向振动和系统在滑模面的抖振。关键词：轴向运动弦线；变结构控制；离散指数趋近律；BP神经网络中图分类号：O321文献标志码：B文章编号：1671—52

2、76(2015)05-0176-04VariableStructureControlofBeltDriveSystemsviaBPNeuralNetworkMethodsCHENGXiang，ZHANGWei(CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108，China)Abstract：inordertocontrolthestateOfthetensionarm，adiscreteindexreachinglawOfthevariable

3、structureisusedtodesignanefectiveslidingmodecontrollaw．Asaresult，thetransversevibrationofthebeltisrestrained．ByusingBPneuralnetworkmethods，thechaReringofthevariablestructureiscontroled．Simulationresultsshowthatthecha~edngandthetransversevibrationofthebeltarewelsuppressedb

4、ytheslidingmodecontmllaw．Keywords：axiallymovingstring；variablestructurecontrol；discreteindexreachinglaw；BPneuralnetwork0引言1轴向运动弦线动力学方程轮带系统在现代自动化_T业中有着很广泛的应用，如轴向运动弦线的模型如图1所示，主要由一根弦线和汽车发动机平带驱动系统、高楼电梯缆绳、动力传动带等，一个作动器(张紧臂和张紧轮)组成。其中轴向运动弦线但其振动却限制了有效应用。因此有必要对其振动进行速度为C，单位密度为P，轴向张力

5、为P。分析和控制典型的轮带系统包含有皮带、滚轮和一个作动器。其中作动器由张紧臂和张紧轮组成，而皮带因其抗弯刚度极小，可以模型化为一轴向运动弦线。Ulsoy首次将模态控制应用于轴向运动弦线的横向振动控制⋯。Ulsov等【23首次考虑了轴向运动弦线的横向振动与张紧器的耦合振动。Beikmann[3等学者最早提出了有着两个滑轮和一个张紧装置构成的典型模型，并证明轮带系统的固有频率与速度有关弦线的横向振动的模态图1轴向运动弦线模型与张紧臂状态有关。Fung等用Galerkin方法离散控制方程，用自变模型空间控制的变结构控制方法设计轴向运为简化模型

6、，作以下假设：动弦线系统的控制规律。Fung等_5]研究了一升降机缆1)忽略系统各元件之间的阻尼；绳，采用变结构控制耦合振动。2)系统在运动中不打滑；现将作动器动力学方程离散化．运用神经网络离散指3)忽略弦线的抗弯刚度。数趋近律设计合适的控制器来控制张紧臂的转动角度，通运用Hamilton原理可推导出弦线和张紧器的动力学过对张紧臂的控制从而间接控制弦线的横向振动，仿真验方程]：证控制方法的有效性。flawl-ff(，￡)+2pcwl，(，￡)一P0W1．(，￡)+c(1．+CWl，)：0(0≤≤L1)【p2(，)+2pcw2(，)一P0∞

7、2．(，t)+cw2，+2，)=0(0≤≤2)边界条件为：基金项目：福州大学科研启动基金资助项目(826230)：福州大学科技发展基金资助项目(826807)作者简介：程翔(1989一)，男，湖北宜昌人，硕±研究生，研究方向为机械振动与控制。·176·http：fZZHD．chinajourna1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajourna1．net．cn《机械制造与自动化》·电气与自动化·程翔．等·基于BP神经网络的轮带系统的变结构控制其中：{【wW：2l(。O0，,tf)=X。03，(Wt2)(s三in2~，ft),

8、wI(3L(1￡),ts)in=~o02(、2)+pc(sin2一sin)1作动器动力学方程：+rl—lk2cosO1+cosO一2)一m—203—(1c0s1+2c一0s2)，]J’，mm1