文档介绍：山东轻工业学院
硕士学位论文
拉索振动的MR阻尼器半主动神经网络PID控制应用研究
姓名:毕泗坤
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:孙涛
2011-05-20
山东轻工业学院硕士学位论文
摘要
拉索是斜拉桥的主要构件,具有单位质量小、阻尼较低、柔性较大的特点,
其在各种外部荷载的作用下极易发生大幅振动,危害桥梁的使用寿命和安全。拉
索的结构振动控制特别是半主动控制能够充分地结合主动控制和被动控制的优
点,有效的控制拉索的振动,降低由拉索振动带来的桥梁破坏。神经网络 PID
是一种智能 PID 技术,结合了常规PID 和神经网络的优势,实现了智能算法和常
规算法本质的结合,既发挥了神经网络的自学习能力、自适应能力及解决非线性
系统问题的能力,又发挥了 PID 控制算法简单、控制效果好的优点,开拓了拉索
振动半主动控制算法新的思路。
本文将神经网络 PID 引入到拉索——阻尼器系统的控制中,设计了基于
S-function 的神经网络 PID 控制器,并对其算法的有效性进行了验证分析。
本文首先对拉索——阻尼器所组成的控制系统进行了分析,建立了其振动时
的运动方程并进行了求解,选取了合适的随机信号作为随机荷载的输入,并对无
控状态时拉索振动的响应做了仿真分析;其次根据阻尼器的力学模型建立了磁流
变阻尼器的 Simulink 模型,对阻尼器本身的电压及其出力做了仿真分析,同时,
设计了神经网络 PID 控制器,对其进行了封装,使其成为了适合一般仿真的模块;
最后将阻尼器模型和所设计的控制算法模型加在拉索模型上,搭建了系统的总仿
真图,对其控制效果进行了分析并与无控时的振动响应进行了比较,结果表明神
经网络 PID 能够充分发挥神经网络处理非线性问题的能力和 PID 控制效果理想的
优势,迅速的减小拉索的振动反应,减振效果明显。结果证明神经网络 PID 是一
种有效的半主动控制算法,能够很好的解决非线性系统的控制问题。

关键词: 拉索振动;半主动控制;神经网络 PID;磁流变阻尼器
I
山东轻工业硕士学位论文
ABSTRACT
Cable is the main part of the cable-stayed bridge with the characteristics of small
unit mass, low damping and big flexible. It is easy to occur large amplitude vibration
under the effect of various external loads, which dose harm to the using life and safety
of the bridge. The structural vibration control of the cable, especially the semi-active
control bine with the advantages of active control and passive control fully,
control the vibration of the cable effectively and reduce the bridge damage brought by
cable vibration. work PID, bines with the advantages of
conventional PID and work, is a kind of intelligent PID technology. It
achieves bine of Intelligent algorithm and conventional algorithms and not
only plays the self-learning ability, adaptive ability and the ability to solve nonlinear
system of work but also plays the advantages of simple control algorithm
and good control effect. It exploits the new idea of semi-active control algorithm of
the cable vibration.
This paper introduces