【正文】 修正輸入層到隱含層的權(quán)值。網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練至滿意的精度。是否還有學(xué)習(xí)樣本 ?有，返回步驟 2。更新學(xué)習(xí)次數(shù)，若小于預(yù)定的學(xué)習(xí)次數(shù)，返回步驟 2。利用訓(xùn)練后的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測。 系統(tǒng)模式識(shí)別和檢驗(yàn) 網(wǎng)絡(luò)對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的識(shí)別 我們 在 ℃的實(shí)驗(yàn)條件下 進(jìn)行 ，對實(shí)驗(yàn)所得 1000 組數(shù)據(jù)中的 650 組作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 第 22 頁 誤差曲線學(xué)習(xí)階段實(shí)際輸出與網(wǎng)絡(luò)輸出 由上面兩圖可以看出 ，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)誤差控制在 時(shí)所得到的學(xué)習(xí)結(jié)果更 接近實(shí)際情況。網(wǎng)絡(luò)輸入層到隱含層及隱含層到輸出層的權(quán)值和閉值見下表表 2 所示。 表 l 網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元之間的權(quán)值 第 23 頁 表 2 隱含層結(jié)點(diǎn)和輸出層結(jié)點(diǎn)閾值 網(wǎng)絡(luò)對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn) 驗(yàn)證階段 網(wǎng)絡(luò)輸出 與 實(shí)際輸出 對比圖 。 由圖可以看出 ，系統(tǒng)的識(shí)別結(jié)果是符合預(yù)先設(shè)定 要求的，即此網(wǎng)絡(luò)模型被認(rèn)為可靠 。 5 實(shí)驗(yàn)與分析 基于虛擬儀器技術(shù)的測控系統(tǒng) 虛擬儀器技術(shù) 虛擬儀器是 儀器技術(shù) 與 計(jì)算機(jī)技術(shù) 綜合應(yīng)用的產(chǎn)物，它將 儀器硬件 與 計(jì)算機(jī)資源 、數(shù)字信號處理技術(shù)結(jié)合，利用一種或 者 多種功能的通用模塊，調(diào)用不同功能的軟件模塊， 就能組成不同的儀器功能。 LabviEW 是虛擬儀器集成開發(fā)環(huán)境的總稱，它是為 了能夠 替代常規(guī)的 Basi 。第 24 頁 或 C 語言而設(shè)計(jì)的， 不單單 是一個(gè)軟件開發(fā)環(huán)境 ，更是 LabVIEW 是編程語言。作為編寫應(yīng)用語言的語言 ， LabVIEW 不僅有不同編程方式，而且 具備語言 的所有特性，因此又稱之為 G 語言。 LabviEW 的運(yùn)行機(jī)制就宏觀上講 已跟 傳統(tǒng)上的馮 諾 依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的執(zhí)行方式 不再一樣 。 一套完整的虛擬儀器系統(tǒng)一般可以 分為 以下 四層 ： 測 試管理層。用戶使用虛擬儀器生產(chǎn)商開發(fā)的應(yīng)用程序，組成一套具體的 測試系統(tǒng) 或 測試儀器 ；應(yīng)用程序開發(fā)層： 儀器驅(qū)動(dòng)層； FO 總線驅(qū)動(dòng)層。 用相同的標(biāo)準(zhǔn)總線 把模塊 連接起來，形成 了 一套完整的 測試 和 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。儀器模塊能夠 包括 GPIB 儀器 、 VXI 儀器 、 串行口儀器 和 PXI 儀器 。 機(jī)構(gòu)的測控系統(tǒng) 波紋式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的測量與控制系 統(tǒng)原理圖如圖 所示，由波形發(fā)生器生成所需波形的數(shù)據(jù)文件，此波形數(shù)據(jù)文件提供給動(dòng)作控制卡， 再 由動(dòng)作控制卡驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)， E 傳動(dòng)器接收步進(jìn)電機(jī)提供的輸入信號，因?yàn)榇溯斎胄盘柡芪⑷跛圆荒軒?dòng)太大的負(fù)載。此刻啟動(dòng)高壓電源，使 ERF 即產(chǎn)生電流變效應(yīng)，我們用 異步電機(jī)提供能量，給傳動(dòng)器附加一個(gè)力矩，進(jìn)而帶動(dòng) 了 負(fù)載。 動(dòng)作控制卡 、波形發(fā)生器 及數(shù)據(jù)采集卡集成在電腦中。整個(gè)測控系統(tǒng)由圖形化軟件開發(fā)平臺(tái)一 LabVIEW 開發(fā)的程序控制管理。 虛擬儀器硬件介紹 虛擬儀器工作的基礎(chǔ)是硬件，其 主要功能是完成對被測信號的 采集、傳輸和顯示測量的結(jié)果。 在 電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的測控系統(tǒng)中，主要用了美國 Nl 公司的三塊板卡：任意波形發(fā)生器（ PCI 一 5411 ）、 動(dòng)作控制卡（ PCI 一 FlexMotion 一 6C ） 以及數(shù)據(jù)采集卡 ( PCI 一 MIO 一 16E 第 25 頁 一 l ）。 通道設(shè)置 用的是差分采集法，所以 共設(shè)置了 a 、 al 、 b 、 bl 四個(gè)通道，分別利用了數(shù)據(jù)采集卡的channelo 、 channell 、 chan ne12 及 channe13 。 傳感器的標(biāo)定 由于數(shù)據(jù)采集卡采集到的是電壓信號，因此 要得到 轉(zhuǎn)矩 與 轉(zhuǎn)速 ， 一定要對 傳感器進(jìn)行標(biāo)定。檢測系統(tǒng)中力矩傳感器采用 ZJ 型相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，當(dāng)在其軸上施加轉(zhuǎn)矩時(shí)候 ，在兩個(gè)信號線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的相位差角也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化， 外加轉(zhuǎn)矩 與 相位差角的變化量 成正比，即 ???KT 其中 T 為外加轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)傳感器的內(nèi)外齒輪發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候 ，因 磁通 的 不斷變化，在線圈中便感應(yīng) 出 來了 正 弦波的感應(yīng)電勢，相對轉(zhuǎn)角 是 ? ，兩個(gè)信號之間的相位差的變化量 ?? 與扭轉(zhuǎn)角 ? 之間的關(guān)系 見下式 : ?? z?? ， 上 式中 z為系數(shù)。 綜上所述， 可以得到 : 11 bKT ??? ? 所以 在相位差式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器中，轉(zhuǎn)矩 T的測量轉(zhuǎn)換成了信號相位差 ?? 的測量。同樣因?yàn)樾盘柕?轉(zhuǎn)速 與 頻率 成正比，所以轉(zhuǎn)速 n的測量就轉(zhuǎn)換成了信號頻率 f的測量， 頻率 和 轉(zhuǎn)速 之間成線性關(guān)系， 就是 : n=K2f+b2 電流變材料的選擇 目前評價(jià)電流變液體性能的指標(biāo)體系 在國內(nèi)外還沒有制訂出統(tǒng)一的 。理想的電流變液體性能要滿足以 下的要求 ： 應(yīng) 該 有明顯的電流變效應(yīng)； 達(dá)到固化狀態(tài)的電場強(qiáng)度應(yīng) 該 越低越好；基礎(chǔ)液體的絕緣性越高越好或 者 它的電導(dǎo)率越低越好；電流變液體的化學(xué)性能應(yīng) 該 十分穩(wěn)定；電流變液體的基礎(chǔ)液的比重最好能與固體粒子接近；電流變液體應(yīng)該是無毒的； 電流變液體應(yīng)該容易大批量生產(chǎn)制造 且價(jià)格低廉；電流變液體最好 能 是無水型的； 電流變液體在無電場作用下時(shí) 粘度應(yīng) 該 盡量低；電流變液體應(yīng) 該無腐蝕性。所以在實(shí)驗(yàn)之前一定要 對電流變材料第 26 頁 進(jìn)行篩選。 本文選用的是哈爾濱工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所研制的 H 工 TLZ 型電流變流體，其 特性如表 5 一 1 所示，力學(xué)性能如圖 5 一 4 所示。 表 5 一 IH 工 TLZ 型電流變流體的特性 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果 由于本文所研究的 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的中間盤采用的是波紋式，由于擠壓作用，中間盤與左 右盤之間有相互作用的軸向力，所以一定要 對機(jī)構(gòu)施加一定的預(yù)緊力。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的進(jìn)油孔 與 左端螺紋相配，利用彈簧壓緊活塞的方法對機(jī)構(gòu)施加預(yù)緊力， 端蓋 與 右端杠桿 用螺紋鎖緊。所加預(yù)緊力的大小可 以由彈簧的彈性力 決定，彈簧 要直接套在活塞上，考慮到裝置的密封性，活塞上一定要選用與它 配套的 O 型密封圈。 在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中 實(shí)驗(yàn)前必須先用攪拌機(jī) 進(jìn)行攪拌 ，這是因?yàn)殡娏髯円褐械墓腆w顆粒的易沉淀性。由于 福建地屬沿海地帶，空氣的絕緣系數(shù) 很小小，因此 在往裝置中添加完電流變液后， 一定要完全密封，并且 不能 夠 讓電流變液暴露在空氣中。 理論分析 第 27 頁 設(shè)波紋盤的波紋頭數(shù)是 N ，正弦波紋的幅值是 H ，于是波紋盤的 ERF 的容積為：? ? ?? 21 ])c os1([rr rNN drHNV ?? ?= ))(s i n22(2 2122 rrNNNH ?? ?? 由于機(jī)構(gòu)可看作是 一個(gè)電容器，而任何電容器介 質(zhì)的絕緣電阻不可能是無限大，或多或少總有一些漏導(dǎo)電流通過，因此就產(chǎn)生了能量損耗，就是 電容器的漏導(dǎo) 功耗，過大的漏電電流能導(dǎo)致整個(gè)機(jī)構(gòu)效率降減，電流變液變質(zhì)，甚至 會(huì) 電擊穿。因外加高壓電場而引起的漏導(dǎo)功率可用如下公式表示： We=JSU=J(Sh)E 又因)1()1(98)(32)(2)(32818241422313212323142413231rrrrrrhrrrrrhrrWrTuTr yyy ?????????????????? ????????? We= Wr ETTrJ y ))((89 2 ??? 而 r1r2 所以得 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果 電 流變液體的強(qiáng)度和屈服應(yīng)力 受溫度 影響 較大 ，在電場強(qiáng)度不變的情況下， ER 流體的強(qiáng)度大體上隨 著 溫度的升高而增大，這一點(diǎn)已 經(jīng) 被 Cinrad 等人用聚硅酮油加沸石的電流變液體所證明。另外 溫度對電流變流體的 介 電常數(shù) 、 表觀粘度及電損耗都有一定的影響。因 本文所做的為比較性實(shí)驗(yàn)，故需 要在不同環(huán)境下做實(shí)驗(yàn)，因此要降低溫度的影響，一定 要在溫度相差不大的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。本文所涉 及 的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均是在室溫 20 . 8 ℃ 左右時(shí)所做，所選用電流變材料的粘度為 。 本文中波紋盤的內(nèi) 徑和 外徑分別為 62mm 及 130mm ，左右盤的波紋頭數(shù)為 17 個(gè)，波紋深度為 lmm 。實(shí)驗(yàn)一所用 的是 中間盤為平盤，實(shí)驗(yàn)二所用 的是 中間盤為波紋頭數(shù)為 9 個(gè)，波紋深度為 Zmm 曲面盤，曲面展開形狀是 正弦波 。 左右 盤的旋轉(zhuǎn)速率維持不變?yōu)?60 minr 為了便于比較實(shí)驗(yàn) 。 中間盤 與 左右盤 的間隙至關(guān)重要，其 直接影響 了 機(jī)構(gòu)的效率， 左右盤的波紋波峰與 曲面盤 或 中間平盤 波峰的間隙為 0 . 7mm 。當(dāng)上面這些參數(shù)確定 以 后，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)特性只與外加電場有關(guān) 波紋盤 和 平盤 在不同高壓下的輸出力矩平均值比較第 28 頁 及波紋盤和平盤輸出力矩的放大倍數(shù) 表示了 在外加電場不斷變化的時(shí)候 ，輸出力矩受之影響曲線。其中 的 實(shí)線代表交流高壓，點(diǎn)劃線代表 的是 直流高壓。由圖可 以 看出 來 ，傳動(dòng)裝置的輸出力矩隨外加電壓的增加而增強(qiáng)，直流電壓下的輸出力矩 要比 交流 電壓下小 。 6 結(jié)論 本文研發(fā)了一種新型的剪切一擠壓式電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，就是波紋式圓盤電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過流體的剪切 一擠壓的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，增大 了 機(jī)構(gòu)傳遞轉(zhuǎn)矩， 這樣 使 ERF 傳動(dòng)技術(shù)走向 了 實(shí)用第 29 頁 化。這種構(gòu)思的原理可擴(kuò)展到用于 波浪面平行板式 和 設(shè)計(jì)波浪面筒式 的 ERF 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，還可以擴(kuò)展到用于設(shè)計(jì)磁流變液的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這對于電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用領(lǐng)域是 一項(xiàng) 重大 突破。本文通過 比較 與 測量平盤 和 波紋盤的輸出力矩來突出波紋盤的優(yōu)勢，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了 改變傳動(dòng)器的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來增大 ERF 傳遞力矩的目的。因?yàn)橥饧与妷?和 電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩 之間呈復(fù)雜的非線性關(guān)系，用現(xiàn)有的物理和數(shù)學(xué)理論來建模尚有一定的難度。 因此 本文從人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理出發(fā)，建立了電流變傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。并通過實(shí)驗(yàn)，得出一組數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)樣本，對 BP 算法進(jìn)行了學(xué)習(xí)和檢驗(yàn)，使網(wǎng)絡(luò)記憶控制規(guī)則。實(shí)例計(jì)算表明， BP 網(wǎng)絡(luò)性能良好，所建立 的模型預(yù)測精度高，價(jià)值性很高。 用 電流變技術(shù) 應(yīng)用 研制出許多實(shí)用器件， 例如 如汽車上的 減振器 、 離合器 、阻尼器 等，但這些器件還遠(yuǎn)不能 大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)。主要是 由于電流變材料性能實(shí)用化還有一定差距，具有以下表現(xiàn) ：一是電流變材料強(qiáng)度 不高：二是電流變液的 使用溫度范圍不夠?qū)挘娏髯冃?yīng)隨溫度變化較大；三是分散相顆粒和絕緣介質(zhì)油容易發(fā)生分離，這樣 分散相顆粒 就會(huì)沉積在底部。因?yàn)?這些限制的存在，導(dǎo)致電流變技術(shù)的市場化、商品化具有一定的困難。 目前高性能電流變液體的研制已 經(jīng)成了 電流變技術(shù)能否獲得發(fā)展的關(guān)鍵， 如果 沒有性能良好的液體，工程應(yīng)用研究 和 機(jī)理研究 都將受到致命的影響 。 參考文獻(xiàn) ： [ 1］黃宜堅(jiān)，楊進(jìn)民，蔡植善．用虛擬儀器構(gòu)建的電流變傳動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)［ J ] ．電子測量與儀器學(xué)報(bào)， 2021 , VOL16 : 663 一 668 [ 2］黃宜堅(jiān)，汪海波 ，楊進(jìn)民等．電流變力矩放大器［ J ] ．化學(xué)物理學(xué)報(bào)， 2021 [3］王曉杰，張培強(qiáng)，劉云平等．錐形擠壓式電流變液阻尼器模型的理論和實(shí)驗(yàn)研究 [ J ] ．振動(dòng)工程學(xué)報(bào)， 2021 , 13 ( l ) : 23 [ 4］張大志，李謀渭． BP 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)優(yōu)化及其在軋制壓力預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［ J ] ．鋼鐵研究， 1999 , 2 : 36 一 38 [ 5］聞新，周露，王丹力等． MAfLAB 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)．科學(xué)出版社， 2021 第 30 頁 [ 6] Ma 比 oul J . 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