張玉存(燕山大學(xué)，河北秦皇島066004)

摘　要:為了優(yōu)化磁粉制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，提出了Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。方法中利用磁粉制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)建立優(yōu)化模型，以磁粉制動(dòng)器的總體積為目標(biāo)函數(shù)，推導(dǎo)約束條件。根據(jù)推導(dǎo)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，采用外點(diǎn)罰函數(shù)法，構(gòu)造出優(yōu)化的增廣目標(biāo)函數(shù)，在滿(mǎn)足約束條件下，目標(biāo)函數(shù)最小，從而得到磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。實(shí)際結(jié)果表明，優(yōu)化后的制動(dòng)器在滿(mǎn)足各項(xiàng)指標(biāo)的條件下，總體積減小了23%。

關(guān)鍵詞: Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);優(yōu)化設(shè)計(jì);目標(biāo)函數(shù);磁粉制動(dòng)器;約束條件

1　引　言　　

由于磁粉制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、航天及設(shè)備的自動(dòng)化控制中，磁粉制動(dòng)器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定其結(jié)構(gòu)參數(shù)，由于影響性能的結(jié)構(gòu)參數(shù)較多，用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法得到*的設(shè)計(jì)比較困難，而且往往顧此失彼[1，2]。

本文將Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于磁粉制動(dòng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)綜合考慮，得出一個(gè)合理的設(shè)計(jì)方案。自從1982年J.Hopfield提出Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以來(lái)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)入第二次高潮。Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是單層對(duì)稱(chēng)全神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[3～ 5]，根據(jù)激活函數(shù)的不同，可分為離散型(discrete hopfield neural network， DHNN)和連續(xù)型的Hopfield網(wǎng)絡(luò)(continuous hopfield neural network， CHNN)，由于CHNN的激活函數(shù)的輸入和輸出之間的關(guān)系為連續(xù)可微的單調(diào)上升函數(shù)，所以對(duì)解決一些優(yōu)化問(wèn)題已經(jīng)取得了良好的效果[6，7]。

2　磁粉制動(dòng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

數(shù)學(xué)模型的建立一個(gè)好的設(shè)計(jì)方案，其結(jié)構(gòu)尺寸滿(mǎn)足磁粉制動(dòng)器的性能要求，而且總體積盡可能小。磁粉制動(dòng)器的原理如圖1所示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求可將磁粉制動(dòng)器簡(jiǎn)化為圖2所示的模型，它包括磁軛、激磁線圈、轉(zhuǎn)子三大部分。這三大部分決定了整個(gè)制動(dòng)器的性能和體積。磁粉制動(dòng)器的設(shè)計(jì)要求是:其結(jié)構(gòu)尺寸滿(mǎn)足性能要求且使總體積最小。圖1　磁粉制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)2.1　設(shè)計(jì)變量如圖2所示，選取轉(zhuǎn)子半徑r、線圈寬度a、磁軛兩側(cè)寬度c、線圈高度h、磁軛上部厚度b五個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量。為了充分利用材料，應(yīng)盡可能使磁路中各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一致。

……

5　結(jié)　論

通過(guò)對(duì)磁粉制動(dòng)器的分析，確定優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)，通過(guò)比較可知，優(yōu)化后的性能明顯提高。