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专利号: 2023117172748
申请人: 西南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-31
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于智能材料器件的动态迟滞神经网络建模方法,其特征在于:包括以下步骤:S1、根据智能材料器件的动态迟滞特性,构建Pan迟滞模型;根据采样时间对Pan迟滞模型进行离散化,得到离散化后的Pan迟滞模型;

S2、根据离散化后的Pan迟滞模型及其结构关系、智能材料器件输入激励与离散化后的Pan迟滞模型输出响应之间的信号传递关系,构建对应的动态迟滞神经网络模型,完成建模;

所述步骤S1中的Pan迟滞模型的公式如下:

其中,

所述步骤S1中的离散化后的Pan迟滞模型的公式如下:

其中,

所述步骤S2中的动态迟滞神经网络模型包括1个输入层、23个隐含层以及1个输出层,且层与层之间的连接权重均设置为1,层与层之间无延迟;所述隐含层和输出层均包括一个神经元;

所述输入层包括11个输入单元,分别为

其中,智能材料器件的动态迟滞神经网络模型的具体设计过程如下:将输入电压序列

将输入单元

将隐含层1的输出数据、输入单元

将隐含层18的输出数据、隐含层10的输出数据输入至隐含层11进行计算;将隐含层18的输出数据输入至隐含层19进行计算;将隐含层19的输出数据、隐含层1的输出数据输入至隐含层12进行计算;将隐含层12的输出数据、隐含层11的输出数据输入至隐含层13进行计算;将隐含层13的输出数据输入至隐含层14进行计算;将隐含层14的输出数据、隐含层5的输出数据输入至隐含层15进行计算;将隐含层15的输出数据输入至隐含层16进行计算;将隐含层16的输出数据、隐含层6的输出数据输入至隐含层23进行计算;将隐含层23的输出数据、隐含层22的输出数据、隐含层21的输出数据、隐含层9的输出数据输入至输出层24进行计算并输出。

2.根据权利要求1所述的用于智能材料器件的动态迟滞神经网络建模方法,其特征在于:所述步骤S2中智能材料器件包括压电陶瓷执行器、形状记忆合金驱动器、磁流变阻尼器。

3.根据权利要求1所述的用于智能材料器件的动态迟滞神经网络建模方法,其特征在于:所述步骤S2中的结构关系为离散化后的Pan迟滞模型的参数与其公式中的各项之间的结构关系;所述步骤S2中的智能材料器件激励输入与离散化后的Pan迟滞模型输出响应之间的信号传递关系为离散化后的Pan迟滞模型的输入信号到输出信号的传递关系,即对智能材料器件施加的输入信号与输出信号的传递关系。

4.根据权利要求1所述的用于智能材料器件的动态迟滞神经网络建模方法,其特征在于:所述隐含层1、隐含层3至隐含层9的激活函数均为自定义激活函数,分别为

5.一种基于权利要求1至4任一所述的用于智能材料器件的动态迟滞神经网络建模方法的迟滞特性预测方法,其特征在于:其包括以下步骤:A1、采用变幅值扫频激励信号获得训练的电压序列数据集和位移序列数据集;

A2、将电压序列数据集作为动态迟滞模型的输入,将位移序列数据集作为标签,并对动态迟滞模型进行训练,得到训练后的动态迟滞模型;

A3、将待预测的迟滞特性数据输入至训练后的动态迟滞模型,得到预测后的位移输出数据,完成对迟滞特性的预测。

6.根据权利要求5所述的迟滞特性预测方法,其特征在于:所述步骤A2采用LM算法对动态迟滞模型进行训练,根据均方误差目标函数对动态迟滞模型的权重进行调整,直至得到小于10

7.根据权利要求6所述的迟滞特性预测方法,其特征在于:所述训练步数设定为500步。