基于支持向量回归机的颗粒阻尼减振结构阻尼特性研究

发布时间：2017-09-02 16:36

  本文关键词：基于支持向量回归机的颗粒阻尼减振结构阻尼特性研究

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【摘要】：相比其它阻尼减振技术,如粘弹性阻尼技术,颗粒阻尼技术具有更好的鲁棒性。颗粒阻尼减振结构的阻尼特性随颗粒参数、结构参数及阻尼器参数呈高度的非线性变化特性。颗粒参数、结构参数和阻尼器参数对颗粒阻尼结构减振效果的影响规律是目前大多数国内外学者主要关注的研究方向。目前主要采用实验方法研究其对结构减振效果的影响,实验方法优点是数据可靠性高,但缺点是耗时、效率低、成本高。因此,构建一种能预测带颗粒阻尼减振结构阻尼特性的方法具有重要的意义。首先,为了研究带颗粒阻尼减振结构阻尼特性的预测方法,本文将基于结构风险最小化的支持向量回归机研究带颗粒阻尼减振结构的阻尼特性预测。主要研究了以下四个方面内容:1.搭建了带颗粒阻尼悬臂梁结构实验系统,测试了各种参数对颗粒阻尼悬臂梁结构减振性能的影响;2.研究了预取值方式对预测结果准确性的影响规律;3.比较了遗传算法、交叉验证算法和粒子群算法三种不同算法在搜索最优支持向量回归机结构参数方面的性能优劣;4.利用支持向量回归机对带颗粒阻尼结构的阻尼特性进行预测,并通过实验进行验证。结果表明:偶数标号数据项分别取平均值、均方根值和前一标号值三种方式对预测结果准确性的影响很小,三种取值方式都可以满足支持向量回归机模型的需要;三种优化算法都可以为预测模型搜索到最佳参数,且建立的预测模型精度差别很小;基于带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性预测模型的预测值与实验值的平均相对误差为15.1%;通过预测分析可以确定颗粒密度、填充率、振幅和颗粒阻尼器距固定端的距离为减振性能的主要影响因素,颗粒直径为次要影响因素。其次,为了提高带颗粒阻尼减振结构的阻尼特性预测方法的通用性,本文在遗传算法优化支持向量回归机结构参数的基础上将支持向量回归机用于带颗粒阻尼平板结构的阻尼特性预测研究。分别研究了以下三个方面的内容:1.搭建了带颗粒阻尼平板结构实验系统,测试了各种参数对颗粒阻尼平板结构减振性能的影响;2.讨论核函数类型、终止代数和种群规模对带颗粒阻尼平板结构阻尼特性预测模型精度的影响规律;3.遗传算法优化参数的基础上利用支持向量回归机对带颗粒阻尼平板结构的阻尼特性进行预测,并通过实验进行验证。结果表明:在选择高斯径向基核函数、适合的终止代数和种群规模的基础上,基于带颗粒阻尼平板结构阻尼特性预测模型的预测值与实际值的平均相对误差为12.9%;通过预测分析确定颗粒密度、填充率为减振性能的主要影响因素,孔腔布置方式为次要影响因素。最后,本文利用MATLAB软件设计开发了带颗粒阻尼减振结构阻尼特性预测软件,推动了参数优化算法和支持向量回归机在带颗粒阻尼减振结构中的应用,有助于颗粒阻尼减振技术在工程中的应用。
【关键词】：颗粒阻尼 遗传算法 支持向量回归机 预测模型 平均相对误差
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB535
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 本文研究的目的及意义13
• 1.2 国内、外研究现状及发展趋势13-15
• 1.2.1 颗粒阻尼技术13-15
• 1.2.2 颗粒阻尼预测技术15
• 1.3 本文研究内容与方法15-17
• 1.3.1 研究内容15-16
• 1.3.2 研究方法16-17
• 1.4 本章小结17-19
• 第2章 遗传算法与支持向量机基本理论19-35
• 2.1 遗传算法概述19
• 2.2 模式理论19-23
• 2.2.1 模式基本概念19-20
• 2.2.2 模式定理20-23
• 2.3 遗传算法运算流程23-24
• 2.4 支持向量分类机24-29
• 2.4.1 分类问题的提出24-25
• 2.4.2“硬”支持向量分类机25-27
• 2.4.3“软”支持向量分类机27-28
• 2.4.4 非线性支持向量分类机28-29
• 2.5 支持向量回归机29-33
• 2.5.1 回归问题的提出29-30
• 2.5.2“硬”支持向量回归机30-32
• 2.5.3“软”支持向量回归机32-33
• 2.5.4 非线性支持向量回归机33
• 2.6 本章小结33-35
• 第3章 带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性预测分析35-47
• 3.1 带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性实验35-36
• 3.2 带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性预测模型36-38
• 3.3 带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性预测分析38-45
• 3.3.1 提取特征向量38
• 3.3.2 实验数据预处理38
• 3.3.3 选取核函数38-39
• 3.3.4 带颗粒阻尼悬臂梁结构阻尼特性预测分析39-43
• 3.3.5 基于预测模型的参数分析43-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第4章 带颗粒阻尼平板结构阻尼特性预测分析47-55
• 4.1 颗粒阻尼平板结构阻尼特性实验47-49
• 4.2 颗粒阻尼平板结构阻尼特性预测模型49
• 4.3 颗粒阻尼平板结构阻尼特性预测分析49-51
• 4.4 基于预测模型的影响参数分析51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 第5章 带颗粒阻尼减振结构阻尼特性预测软件开发55-63
• 5.1 软件功能概述55
• 5.2 软件总体结构55-57
• 5.3 软件界面介绍57-58
• 5.3.1 初始页面57
• 5.3.2 预测主界面57-58
• 5.4 案例分析58-61
• 5.5 本章小结61-63
• 全文总结和展望63-65
• 6.1 全文总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文和取得的科研成果69-71
• 发表论文69
• 科研成果69-71
• 致谢71-72
• 详细摘要72-77

【参考文献】

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1 段勇;陈前;;软内壁颗粒阻尼器阻尼特性试验研究[J];振动工程学报;2011年02期

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本文编号：779695