空间对接机构非线性参数辨识方法

用系统的输入、输出数据识别空间对接机构的非线性参数惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度系数矩阵.首先采用前向差分格式和信号采样的零阶保持器假设,用物理参数描述的非线性系统运动的二阶非线性常微分方程组离散为差分方程组,即与之对应的NARMAX参数模型.采用前向正交算法估计NARMAX参数后,经代数运算即可得到对接机构的物理参数.用上述方法建立的NARMAX模型,不仅使参数物理意义明确,而且可避免高阶NARMAX参数模型极其大量的非线性项.6自由度Stewart平台型对接机构仿真算例验证了方法的可行性.     

基于自由响应数据的时变系统物理参数识别

提出了一种基于自由响应信号识别时变系统物理参数的子空间方法.该方法以任意组合的位移、速度、加速度响应信号为测量信息,通过对仅利用一组响应信号组成的Hankel矩阵做奇异值分解,识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的刚度、阻尼矩阵.以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同信噪比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性.     

基于随机激励响应的时变系统物理参数子空间识别方法研究

该文提出了一种基于任意组合的DVA(displacement,velocity and acceleration)及输入激励识别时变系统物理参数的子空间方法。该方法以任意组合的位移、速度、加速度(DVA)随机响应信号为测量信息,仅利用一组输入、输出信号组成Hankel矩阵,通过奇异值分解的方法识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同噪信比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。     

基于时域响应灵敏度分析的非线性系统参数识别

基于响应灵敏度分析的有限元模型修正法已广泛应用于线性结构系统的局部损伤和裂纹参数等的识别。尝试将该方法推广应用到非线性系统的参数识别中。从非线性系统运动方程出发,通过数值积分得到系统的强迫振动响应,对系统的物理参数求导得到时域响应对参数的灵敏度,从而构造相应的响应灵敏度矩阵用于参数识别反问题。以Holmes-Duffing非线性系统和物理工程中有着广泛应用的双重sine Gordon非线性系统的参数识别为例,说明方法的应用过程。算例研究了不同的初始参数和测量噪声对识别结果的影响,结果表明响应灵敏度法能准确快速识别非线性系统的参数,并且具有对测量噪声不敏感的优点。     

迟滞非线性系统参数识别方法的研究

迟滞非线性既是非线性的,又是非解析的,关于它的参数识别一直是人们关注却又难以解决的问题,本文提出 了一种较好的识别迟滞非线性系统参数的方法,就是根据实测得到的系统输入－输出数据来直接识别系统的物理参数。     

基于遗传算法的非线性迟滞系统参数识别

研究了非线性迟滞系统的参数识别问题。在识别过程中,将非线性迟滞系统的记忆复力用双折线模型来描述,并由此模型写出非线性迟滞系统的参数识别方程。利用相干函数,把关于模型参数非线性的参数识别方程转化线性参数识别前提下的非线性函数优化问题。     

一种识别复杂连接结构刚度参数的实用方法

以某型航天器太阳电池阵的试验数据为基础，对电池阵的连接铰链副刚度参数进行了识别，推导出一套识别复杂连接结构的实用方法。通过连接子结构动柔度矩阵特征方程，建立了以界面节点内力和界面节点位移为未知数的动平衡方程，然后通过子结构上的可测自由度振型来计算连接界面节点力和节点位移，最后求解动平衡方程得到连接铰链副的刚度参数。文中还讨论了不同类型单元组合的问题，通过计算结果与试验结果对比，表明本文所提出的方法应用于识别复杂连接结构的刚度参数是正确的，有效高的辨识精度和良好的工程应用价值。     

非线性时域识别方程的不适定性与正则化方法研究

研究了非线性时域识别方程的不适定性及其正则化求解方法。雅可比矩阵的性态能够反映非线性识别方程的性态，因此雅可比矩阵的条件数是非线性识别方程的不适定性的度量。阻尼最小二乘法只是一种强迫正定的计算方法，其识别结果仍然对测试噪声很敏感，解决该问题的有效途径是将阻尼最小二乘法与正则化方法两者结合使用。算例表明，将先验的参数预估值引入Tikhonov镇定泛函可以得到稳定的参数解，且识别误差与原始数据的测试噪声基本保持在同一水平。     

非线性参数结构系统的参数识别

本对基于时域信息的非线性参数系统参数识别问题进行了研究。首先提出了一种非线性参数系统的分类方法。然后对非线性参数系统的参数化问题进行了讨论：本提出用NEWTON RAPHSON方法进行非线性参数系统识别方程的求解，并用埃特金加速法提高迭代收敛的速度。章的最后以剪力墙参数的识别问题为例演示了本所提方法的有效性。数值算例表明，识别结果的精度和识别耗时对参数初值的选取并不敏感。     

基于多体系统传递矩阵法和遗传算法的一种物理参数识别方法

将多体系统传递矩阵法与遗传优化算法相结合,形成了一种新的基于多体系统传递矩阵法和遗传算法的物理参数识别方法(MS-TMM&GA).应用多体系统传递矩阵法进行动力学建模以及固有振动特性分析.将参数识别问题转化为优化问题,结合遗传算法,对由系统固有频率和增广特征矢量构造的目标函数全局最小值优化求解.给出了通过系统模态参数识别物理参数的计算步骤以及流程图.通过两个数值算例,表明了该方法的可行性及有效性.该方法对多体系统传递矩阵法和遗传算法进行了结合与拓展,无需建立复杂多体系统的总体动力学方程,涉及矩阵阶次低,即可快速获得高精度的优化计算结果.     

结构应变模态参数辨识的最小二乘复频域方法

由于应变模态对结构状态的敏感性,其在结构在线健康监测和损伤识别方面比位移模态更具优势。利用应变和位移的关系,将最小二乘复频域方法应用到结构应力应变分析中,建立基于应变测量数据的结构动力学参数频域辨识方法。由于应变模态和位移模态是同一种物理状态的不同表达形式,两者在数学表达上有相似性。首先建立以应变为变量的参数化公分母模型,在此基础上将非线性最小二乘问题进行线性化,得到加权线性最小二乘的方程误差。然后采用基于缩减正则方程的算法进行求解,减少计算量,并通过对模型参数施加约束来避免参数冗余。然后,设计并搭建一个自由梁的实验结构系统,利用光纤布拉格光栅应变传感器测量结构动应变数据,根据最小二乘复频域方法,基于应变测量数据辨识得到频率和阻尼比,与传统的基于加速度测量数据的辨识结果相吻合。另外,辨识所得应变模态振型与仿真结果也具有一致性。因此,数值仿真和实验验证表明,文中提出的基于最小二乘复频域方法能够准确辨识结构应变模态。     

空间飞行器对接捕获阶段动力学的数值仿真研究

建立了有内导向瓣周边式对接机构的两空间飞行器对接捕获阶段的动力学模型,针对主动捕获环相对于整个飞行器来说质量很小的特点,建模过程中不考虑主动捕获环的质量和转动惯量,只考虑其几何形状特性。利用约束方程确定接触点作用力,通过仿真计算得到了对接机构的相对位移、速度和转角,以及缓冲系统的位移、转角和相互作用力等参数,从而较全面地了解对接动力学过程,对缓冲系统和对接机构的设计具有重要的参考价值。     

用局部点振动数据重构系统物理参数

本文提出用系统的局部振动测量来识别其物理参数的一种方法。文章首先运用微分方程的算子解法，将描述结构振动的动力学方程转化为由测量点信号表示的输入输出系统参数模型，并建立该模型参数─—系统参数与物理参数间的对应关系，然后运用系统辨识技术识别出该系统参数，最后利用系统参数与物理参数间的映射关系，反推出待识别系统的物理参数。     

空间对接机构缓冲元件吸能分配

空间对接机构差动式缓冲系统参数设计研究是开展对接机构的工程研制必须解决的首要问题。本文提出了包络寻大法和能量系数法两种能量分配方法 ,由此确定缓冲元件间吸能分配 ,进而确定缓冲元件的特性参数     

基于建模误差位置识别的有限元模型修正方法

提出了一种修正有限元模型的方法。将模型修正分为两步，首先用矩阵型方法求出系统质量、刚度矩阵的误差矩阵，通过定义的误差百分比确定建模误差位置；然后针对建模误差比较大的单元（子结构）依据特征方程和固有振型对质量矩阵的加权正交条件建立参数修正方程组，方程求解采用奇异值分解法。算例表明它能有效地避免先前方法中参数修正的盲目性，修改结果物理意义明确，精度较好。     

粘弹性材料的ADF模型研究

采用GA-BFGS混合遗传算法建立了一套确定粘弹性模型参数的方法,对ADF模型进行参数拟合,并与标准流变模型,GHM模型及试验结果进行了比较。基于ADF模型的本构方程和控制方程,建立了粘弹性自由层阻尼悬臂梁的有限元方程。算例表明,本文确定模型参数的方法是有效的;同时通过对自由层悬臂梁的有限元模态分析,表明ADF模型在描述粘弹性材料本构关系中具有结构简单,计算精确,方便和有限元相结合的特点。     

阻尼矩阵与刚度矩阵的一种直接修正方法

提出了一种利用复模态测量数据同时修正有限元阻尼与刚度矩阵的有效方法。借助于矩阵的奇异值分解得到了满足动力方程的最小修正矩阵。该方法有一个简洁的表达式，修正过程简单而且容易实现，数值试验表明修改后的结构参数能准确地同试验值吻合。     

基于数据增强的滚动轴承智能故障诊断方法

目的 针对包装机械设备中滚动轴承应用场景多且有效故障数据难采集而导致的智能诊断方法诊断准确率较低的问题,提出一种基于数据增强的滚动轴承智能诊断方法.方法 首先根据轴承振动信号的故障特征,提出一种数据增强方法,有效扩充训练数据样本多样性.然后采用卷积神经网络对原始样本和增强样本进行故障诊断训练,从而大幅度提高诊断模型的诊断性能.为了验证所提方法的有效性,建立滚动轴承故障试验台并采集轴承故障数据.结果 实验结果表明,在标签训练样本不充足的情况下,提出的方法与不使用数据增强方法相比,模型在诊断准确率方面取得了较大的提高,能够准确地识别各类轴承故障.结论 该方法实现了准确地对稀缺标记样本下滚动轴承故障的诊断,为保证包装机械滚动轴承故障诊断的诊断精度提供了可靠的方法.     

A mathematical model of variable displacement swash plate compressor for automotive air conditioning system

A mathematical model of control mechanism used in the variable displacement swash plate compressor (VDSC) is developed firstly based on the force balance equation, mass and energy conservation equation. The model of moving components dynamics is developed then by analyzing the forces and force moments acting on the pistons and the swash plate. The compression process model is obtained by fitting the data from our experiments. And finally, the steady-state mathematical model of VDSC is developed by combining the three sub-models above. In order to verify the mathematical model, a test bench for control mechanism and the test system for VDSC have been established, and the simulated results agree well with the experimental data. The simulation results show that, like the variable displacement wobble plate compressor, there are four operation modes for the VDSC, i.e. constant rotary speed and constant piston stroke length (PSL), variable rotary speed and constant PSL, constant rotary speed and variable PSL, variable rotary speed and variable PSL, which have included almost all operation modes of the refrigeration compressor in common use. And there is a hysteresis zone and multiple-valued relationship between the compressor parameters when PSL changes.