栓接结合部动态特性参数辨识新方法

利用频响函数法辨识栓接结合部等效动力学参数时,由于实验测量、噪声干扰及数值运算(矩阵求逆)等所致误差,使辨识结果出现不适定性。为避免此问题的产生,使辨识结果能真实反映栓接结合部动态特性,提出新的辨识方法。建立含栓接结合部的整体结构有限元模型,据栓接结合部不同等效刚度与等效阻尼与整体结构归一化频率关系,确定栓接结合部等效刚度与等效阻尼的取值范围,并取该范围的平均值为初值,以实验与仿真整体结构频响函数误差最小为目标确定栓接结合部等效刚度与等效阻尼值。通过实验研究及与文献[16]结果比较表明,采用该方法可达准确辨识栓接结合部等效参数之目的。     

基于不完备频响函数辨识结合部等效参数的研究

研究了输出信息不完备情况下结合部等效动力学参数的辨识问题,阐述了一种较为通用的结合部等效动力学参数辨识方法.首先采用实验与有限元法相结合,辨识出试验中难以获取的频响函数,构造出完备频响函数.然后通过完备频响函数,运用迭代算法辨识出结合部等效动力学参数.在辨识过程中,建立损失函数模型,将问题转化为求解损失函数的最小值问题.该方法不需要求出模态参数,所以同样适用于大阻尼系统或者模态密集系统的结合部参数辨识.由于只需部分易测的频响函数,所以具有很好的工程应用性.最后通过算例验证了本方法具有很高的辨识精度.     

基于人工神经网络的动力学参数辨识法

针对传统最小二乘法辨识动力学模型精度不高的问题,结合深度学习方法,提出了一种基于人工神经网络的动力学参数辨识方法。使用线型整流单元(ReLU)作为神经网络的激活函数,使用RMSProp算法对神经网络权值进行迭代,使用Dropout方法防止过拟合。采用有限项傅里叶级数轨迹作为激励轨迹,对采集到的数据进行标准化处理及滤波处理。最后,对算法得到的模型进行比较验证。结果表明,本文提出的方法相对于传统方法有较高的精度,不需要对摩擦力进行建模,能够更好地应用于机器人模型控制系统。     

基于频响函数辨识机械结合部动态参数的研究

摘要：进行机械结构的动力分析与动态优化设计时,为获得比较准确的结构边界条件,结合部参数辨识成为其中一项关键技术。结合工程实际,应用频响函数辨识结合部刚度与阻尼参数的方法进行参数识别,对能否获取完备频响函数进行了研究,并作出相应的求解策略。该方法避开了对频响函数直接求逆,运用最小二乘原理将矛盾方程转化为定解方程,保证了数值计算的稳定。一般情况下,结合部处绝对阻尼值要远远小于绝对刚度值,为了更准确地辨识出阻尼值,需采用对阻尼进行二次辨识。该方法具有一定的工程实用价值,而且辨识过程简单。算例证实了该方法具有很高的辨识精度。     

动力学系统局部非线性参数辨识的动态规划法

根据系统辨识问题最优控制解的概念，将现代控制理论中解决最优控制问题的动态规划方法用于辨识结构动力学系统中局部非线性结构的物理参数。这类系统由模型参数已知的大的线性主结构与一个或多个非线性子结构组成。所提出的方法适用于解决航天器以及工程机械结构中的连接结构、连接部件的参数识别问题。     

螺栓法兰连接结构简化动力学建模及模型参数辨识

螺栓法兰连接结构内含接触、间隙等多种非线性因素,导致该结构的动力学分析变得异常复杂且耗时,构建简化动力学模型是提高计算效率的主要手段之一。把螺栓法兰连接处理为黑盒子,并截取螺栓法兰连接结构的部分竖直部段,以形成"局部连接结构"。获得螺栓法兰连接对接面的接触特性后,采用若干个拉压刚度不同的弹簧阻尼单元对单个螺栓连接进行了简化,进而得到了局部连接结构的简化动力学模型。根据典型动载荷作用下的动力学响应数据,采用力状态映射法对简化动力学模型进行了参数辨识。动力学试验数据表明,螺栓法兰连接结构简化动力学模型的预测误差不超过20%。     

对接机构非线性物理参数辨识方法

采用直接参数识别方法(DPE)由系统的输入、输出数据识别空间对接机构的物理参数:惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度系数矩阵。首先建立了对接机构简化非线性动力学方程,然后利用系统已知的对称性和非满阵信息将机构的非线性物理方程变形为参数线性的辨识模型,分别采用同时需要位移、速度和加速度数据的DPE方法和只需要位移数据的四阶差分DPE方法识别机构的物理参数。六自由度对接机构仿真算例验证了两种方法的可行性。     

多谐差相信号激励下的系统参数辨识

提出用一种新的激励信号——多谐差相信号(SPHS)来进行系统参数辨识的方法，分析了多谐差相信号的产生方法和特点。以一个典型的单输入单输出系统为例，探讨采用多谐差相信号进行系统参数辨识的步骤，给出了参数辨识结果，并对结果进行了分析。     

汽车悬架整车动力学模型的参数辨识

根据汽车悬架动力学特性的理论知识,建立了七自由度汽车悬架整车动力学方程。推导了悬架动力学方程从惯性物理坐标到传感器坐标的变换,利用执行器作为激励,采用时域辨识方法对参数进行辨识。根据最小二乘估计递推算法,建立了从执行器到传感器的汽车悬架整车动力学模型,实现了悬架模型在线参数辨识,为七自由度汽车悬架的振动主动控制打下了基础。     

辨识参数带约束的最小二乘法估计

通过讨论系统输入输出的极限形式,给出了系统参数的一个约束条件。在此约束条件下讨论系统的参数估计问题,给出了系统参数约事条件的最小二乘估计,由于在约束条件中随机干扰的影响几乎可以忽略,因此可以较准确地反映辨识参数间线性关系,仿真例子表明,这种带约束的最小二乘估计比最小二乘估计具有更高的辨识精度。     

运动状态下柔性关节机器人关节面参数辨识研究

针对柔性关节机器人系统,提出了一种机构系统运动状态下关节面参数辨识的新方法。首先,将机器人柔性关节等效为弹性扭转轴,将应用于结构中的行波分析方法与机器人关节旋转变换矩阵相结合,建立机构系统的波导方程;其次,根据系统各结点力平衡与位移边界条件,建立运动状态下系统环境预测模型,并根据预测出的系统激励以及实验测得的关节扭转角等因素,建立系统振动方程;再次,利用最小二乘法对上述模型进行求解,推导出关节动态刚度和阻尼;最后,以两种不同的运动轨迹驱动3自由度机械臂,对其进行辨识实验研究。实验结果表明,该辨识方法是有效的,为后续系统的动态控制提供了重要参考。     

一种新的非线性系统脊骨线提取方法

脊骨线对于非线性系统的判断、描述和参数识别,具有重要的意义;而现有的脊骨线提取方法大多理论上较为复杂,且有局部线性化误差较大、数据波动剧烈等问题,限制了工程应用。提出一种新的非线性系统脊骨线提取方法,该方法利用非线性系统自由振动响应的一次谐波分量,计算谐波信号峰值点的瞬时频率,可以方便地提取脊骨线;这种新的非线性系统脊骨线提取方法理论明确、简单,计算方便,易于工程应用。通过三个数值算例说明了该方法的有效性,同时将此方法应用于非线性描述,并综合讨论了非线性描述的几何方法;并基于此方法进行了非线性系统参数识别,取得了良好的效果。     

基于非线性振动的斜拉索参数识别无模型方法

基于非线性振动理论提出了斜拉索参数识别的无模型方法.该方法以由奇异摄动法所获得的斜拉索自振频率解析表达式为依据,根据斜拉索频率测试结果和计算值之差构建目标函数,将斜拉索索力、索长等关键参数作为待识别参数,采用最优化方法实现参数识别.通过试验验证了方法的有效性并和有模型方法的识别结果进行了对比.研究表明,所提出的方法可以显著提高斜拉索动力响应分析结果的准确性;无模型方法和有模型方法精度相当.而无模型方法在求解效率、方法的易用性等方面更具优越性,更便于实际工程应用.     

基于变分模态分解的模态参数识别研究

基于变分模态分解(VMD),提出一种新的结构模态参数识别方法:①通过自由振动试验或通过随机减量法从结构随机振动响应中获取结构自由衰减振动响应(FDR),并采用VMD方法从FDR中分解出结构模态响应;②通过经验包络法(EE)计算模态响应瞬时频率,并通过一种该研究新提出的方法计算模态响应瞬时阻尼比;③结构的模态振型向量可通过处理所有可用传感器得到的模态响应得到。瞬时模态频率和模态阻尼比可以捕获模态参数的任何瞬态变化。通过一系列数值和试验算例验证了该方法的有效性,突出了该方法的优势,并对该方法抗噪声性能进行了研究。研究表明,该方法适用于线性和非线性系统,且可用于识别具有密集模态和瞬态特性的系统。     

脉冲风洞短时测力信号的延拓与动态载荷辨识方法

研究了一种可快速辨识脉冲风洞中试验模型所受动态载荷的方法。给出了载荷、系统单位脉冲响应函数、天平输出三者的时域离散化模型,指出后者是前两者线性卷积的截断;将天平短时振荡输出延拓为完整的线性卷积结果,对前两者补零延拓,将上述模型转化为圆周卷积形式,进而通过离散傅里叶变换得到三者的频域离散化模型,求解频域模型得到载荷。通过单自由度系统简单载荷、多自由度系统复杂载荷两个数值模拟算例验证了该方法仅需对测量信号低通滤波即可准确辨识出载荷;经风洞试验,验证了方法的准确性和实用性。     

基于全局非线性可分离的最小二乘法的飞机颤振模态参数辨识

本文考虑在输入-输出数据都带有噪声的前提下,将偏差补偿最小二乘算法（CLS）进行推广得到非线性可分离的最小二乘算法（NSLS）。采用适用于噪声环境的非线性可分离的最小二乘算法可准确地辨识飞机的颤振模态参数,该算法结合传递函数模型,将带噪声系统的辨识问题转化为非线性可分离的最小二乘问题。利用该算法,两噪声的方差值和传递函数中的模型参数可分离地估计出来。最后利用试飞试验数据辨识飞机的系统参数,验证了该方法的有效性。     

基于延时随机子空间方法的非白噪声环境激励结构模态参数识别

为了消除非白噪声环境激励在结构模态参数识别结果中产生的虚假模态,引入扩展状态模型,从状态空间方程的角度论证了虚假模态产生的原因;然后,针对一类具有典型性和代表性的（自相关函数在纵坐标轴附近一定范围内有非零值的）非白噪声环境激励信号,在传统随机子空间算法的基础上引入延时指标,建立延时随机子空间方法。数值算例表明延时随机子空间方法能够有效地剔除非白噪声环境激励在模态参数识别结果中产生的虚假模态,放宽了传统模态参数识别方法对环境输入的白噪声假设。     

磁流变阻尼器参数辨识方法研究

应用修正的Dahl模型,通过能量积分分批识别出不同电流下的参数,确定参数与电流的关系。提出的参数辨识方法,将含有滞迟环节的非线性参数识别转化为线性识别问题,达到了较高的识别精度。     

包带连接建模与非线性动力学特性分析

在航天工程中,包带连接机构是应用最为广泛的星箭连接分离机构,其主要由两个半圆形钢带(包带)和若干V形截面的卡块组成。为研究包带连接的力学特性,首先分析了包带连接中各个部件之间的接触力以及接触力之间的关系。然后通过将接触力等效为有限单元节点载荷的方法,把包带连接加入到整体结构的有限元模型当中。对于包含包带连接的结构,其动力学方程为非线性微分方程,方程的求解采用了Newm ark直接积分法。最后,采用所提出的建模方法对一个标准接口的包带连接进行了计算,分析了包带连接的非线性动力学特性以及预紧力的影响。