检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：杨光浙江大学

学位级别：硕士

张弦梁结构是一类刚柔杂交结构,具有外形优美、受力方式明确,能够最大化利用刚柔材料的特点,且加工施工方便,应用前景广阔。本文在张弦梁结构中引入主动控制过程,使之成为能够根据外界环境变化主动调整自身形态的主动张弦梁结构。为实... 详细信息

张弦梁结构是一类刚柔杂交结构,具有外形优美、受力方式明确,能够最大化利用刚柔材料的特点,且加工施工方便,应用前景广阔。本文在张弦梁结构中引入主动控制过程,使之成为能够根据外界环境变化主动调整自身形态的主动张弦梁结构。为实现这一目的,本文从寻优算法改进、结构单、多目标优化控制以及结构最优控制量预测几个方面进行了深入研究与探讨。本文首先采用大空间随机搜索的遗传算法来求解主动张弦梁结构的优化问题。针对传统遗传算法局部收敛能力差的缺点,提出了一种改进的遗传算法——梯度遗传算法,即通过在遗传算法中引入一个梯度下降算子,提高遗传算法的局部搜索能力、收敛速度以及搜索精度,实现全局寻优。其次,结合作动器的刚度方程,推导了考虑作动单元耦合的张弦梁结构有限元公式,并基于灵敏度分析法,建立了线性范围内的结构内力及位移控制优化模型。利用ANSYS有限元软件进行结构的几何非线性分析,编写MATLAB和ANSYS联合优化的计算程序,利用梯度遗传算法进行求解,实现结构的单目标非线性控制。然后,根据决策者对不同目标的控制要求,研究了主动张弦梁结构综合考虑结构内力与位移等指标的多目标优化问题,建立了基于目标优先级的张弦梁结构多目标模糊优化模型,并利用基于目标满意度序的两步式模糊优化算法来求解此模型,实现对结构的多目标控制。最后,根据求得不同荷载工况下的最优控制量,选取能够反映结构所受荷载情况的受力状态信息,建立受力状态信息与最优控制量的对应关系,以此作为训练样本,形成指定优化目标下用于结构闭环控制的神经网络。在外界环境改变时,通过该网络来预测新的受力状态信息所对应的最优控制量。主要研究了训练样本的产生机制,并分析了样本数量、样本种类等因素对神经网络预测性能的影响;采用粒子群算法优化BP神经网络,使得改进的神经网络能够跳出局部最优解;针对反应结构受力状态信息的数据缺失问题,利用k近邻算法进行数据补充再预测,解决主动张弦梁结构对于缺失采集数据时的控制问题。

关键词：主动张弦梁结构闭环控制梯度遗传算法 BP神经网络算法

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张弦梁结构闭环连续主动控制方法与理论研究

张弦梁结构闭环连续主动控制方法与理论研究

引用

作者：雷安东浙江大学

学位级别：硕士

空间结构目前的研究与创新集中在空间结构形体的优化创新、追求结构的轻质高效。人工智能领域的兴起也推动着建筑行业朝向智能化的道路发展。张弦梁结构独有的特质使其在结构静态主动控制研究领域有着很好的前景。本文以张弦梁结构为研... 详细信息

空间结构目前的研究与创新集中在空间结构形体的优化创新、追求结构的轻质高效。人工智能领域的兴起也推动着建筑行业朝向智能化的道路发展。张弦梁结构独有的特质使其在结构静态主动控制研究领域有着很好的前景。本文以张弦梁结构为研究对象,以实现结构闭环连续主动控制为目标,从控制算法创新、结构单目标控制样本研究、结构多目标控制样本研究、闭环连续控制等研究内容,对张弦梁结构主动控制进一步深化研究。本文首先介绍了在张弦梁结构主动控制领域应用较多的随机搜索算法。综合考虑离散优化问题的特质和随机搜索算法的优势,在梯度遗传算法的基础上,引入离散交叉算子和离散变异算子,使遗传算子真正在离散空间中进行操作。同时提出离散梯度算子以增强遗传算法的局部寻优能力,提高算法的离散寻优效率。随后,以主动张弦梁为例,将结构控制问题转化为数学优化问题,分别以结构节点位移最小和上弦梁最大应力值最小为优化目标,建立结构单目标静态控制模型,以离散作动量作为优化变量对主动结构进行控制分析,发展了结构在不同荷载工况下基于改进遗传算法的单目标离散样本产生机制。其次,根据实际情况中对不同控制目标的需求,研究了主动张弦梁结构在离散域内综合考虑结构位移与内力等指标的多目标优化问题,建立了张弦梁结构在离散域内的多目标模糊优化模型,并通过两步式模糊优化算法求解基于离散变量的多目标模糊控制模型,为用户提供多种优化目标的调控选择,产生符合决策者期望的多目标控制策略。最后,基于BP神经网络,提出对主动张弦梁结构进行连续调控预测的方法,在不同控制目标的实际需求下,选取能够反映结构所受荷载情况的受力状态信息,将其与离散作动器调控量一并作为神经网络的样本输入量,与最优调控量建立一一对应的关系。通过改进的神经网络样本库实现在指定控制目标下的结构连续调控预测。

关键词：结构静态控制主动张弦梁结构改进遗传算法离散变量优化 BP神经网络算法

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基于改进遗传算法的主动张弦梁多目标静态控制

引用

空间结构 2022年第1期28卷 37-45页

作者：沈雁彬雷安东应萧远杨光王悦洋罗尧治浙江大学空间结构研究中心浙江杭州310058 浙江省空间结构重点实验室浙江杭州310058

张弦梁结构在大跨结构工程中有着广泛的应用.将主动控制过程引入普通张弦梁,形成一种主动张弦梁结构,并对其控制性能进行研究逐渐成为一个重要的课题.在主动控制过程中,仅仅对位移或内力等单一指标进行控制,结构有时候难以达到最佳的综... 详细信息

张弦梁结构在大跨结构工程中有着广泛的应用.将主动控制过程引入普通张弦梁,形成一种主动张弦梁结构,并对其控制性能进行研究逐渐成为一个重要的课题.在主动控制过程中,仅仅对位移或内力等单一指标进行控制,结构有时候难以达到最佳的综合工作性能.根据决策不同目标的控制要求,研究了主动张弦梁结构综合考虑结构内力与位移等指标的多目标优化问题.建立了基于目标优先级的张弦梁结构多目标模糊优化模型,并利用改进的遗传算法来求解最大最小优化模型,实现结构多个目标的综合优化控制,结构综合工作性能更加优越.

关键词：主动张弦梁结构结构静态控制改进遗传算法多目标优化

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