颤振模型的建模与物理参数辨识

本文在试验的基础上,探讨了用试验模态技术更精确地辨识模态参数的措施。详细地讨论了振型归一、标定与模态质量问题。最后,给出了由模态试验得到的模态参数进行物理参数辨识的理论与方法,并将此结果推到复模态情况。     

单臂SCARA手的动力学建模与参数辨识

针对单臂SCARA手臂机械结构,获取单臂高速大气机械手的动态特性对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。首先将SCARA型机械手动力学分为上升、旋转和伸缩三个模块进行讨论。然后提出了其等效的运动学模型,并求出运动学的正反解,同时用拉格朗日法求出了动力学方程。最后利用参数辨识的方法求解出摩擦系数。利用了MATLAB机器人工具箱对机械手的运动学和动力学进行了仿真实验,通过比较整个动态转矩和电机扭矩证明了算法的有效性。经过实际测试,该动力学可靠有效。     

光电稳定平台伺服系统动力学建模与参数辨识

针对光电稳定平台伺服系统模型参数辨识问题,提出了线性和非线性模型参数分离辨识方法。在线性模型参数辨识过程中,利用差动逆M序列信号作为输入,相应的响应信号作为输出,并应用最小二乘方法辨识线性离散模型参数,从而降低非线性因素的影响。在非线性模型参数辨识过程中,以LuGre摩擦模型为基础,针对摩擦和不平衡质量相互耦合的问题,提出了考虑不平衡质量的LuGre模型静态参数辨识方法;然后,利用电流信号作为摩擦力测量值,对LuGre模型动态参数进行辨识,得到包含不平衡质量和动态摩擦的系统非线性部分模型参数。构建了单轴光电稳定平台实验系统,利用本文提出的方法对实验系统动力学模型参数进行了辨识。结果表明:质量不平衡力矩的辨识值为0.183N·m,略高于理论值0.18N·m,满足辨识精度要求。实验证实提出的辨识方法可以实现对模型线性与非线性参数的有效辨识。     

磁流变发动机悬置的参数化建模与辨识

研究频变、磁变效应下的磁流变悬置的力学模型建立问题。以某磁流变悬置为例,根据Bingham模型,将悬置恢复力分为库仑阻尼力、弹性恢复力,黏性阻尼力三部分;通过分析各部分力与频率、磁场的相关性分析,提出一种改进的多项式Bingham参数化模型。该模型以外部电流、外载频率为变量,通过推导外部位移激励的能量耗散、储存关系,提出该多项式模型中九个待识别参数的辨识方法。设计了试验方案,并通过真实试验测试各种工况下该挤压式磁流变悬置的恢复力-位移关系,根据所提方法,得到在不同工况下的磁流变悬置的恢复力随电流、外载频率变化的关系。对比试验结果表明,该参数化模型在动刚度、滞后角以及滞回曲线上能良好地反映悬置的宽频段动力学特性。     

电磁力的精确建模及参数辨识

传统磁悬浮平台电磁铁的电磁力模型一般是在理想情况下建立的,如果需要建立精确的模型,漏磁通、气隙边缘效应等影响不能理想化。在考虑漏磁通、气隙边缘效应等因素的情况下,对某一具体磁悬浮平台进行精确建模。基于此模型,对平台进行悬浮实验,并采集到输入、输出数据,进行参数辨识,修正理论模型。     

可控惯容器非线性建模分析与参数辨识测试

为研究可控惯容器的非线性,依据机电相似理论,进一步推广得到机电液相似理论,并基于该理论研制了流体式可控惯容器装置,建立其理想模型和非线性等效模型,利用台架试验对其部分参数进行辨识,仿真分析其力学输出特性。结果表明,非线性因素对所设计的可控惯容器力学输出性能影响较大,一般情况下不可忽略。在液体的压缩性不可忽略时,低频振动下主要由惯容器所产生的惯性特性对振动起到抑制作用;高频激励下主要是液体弹性特性对振动起到抑制作用。研究结果进一步验证了机电液相似理论的正确性。     

2R耦合驱动关节动力学建模与参数辨识

围绕护理机器人的人机安全接触和轻量大负载需求,提出了一种2R耦合驱动关节构型,并解决了耦合驱动动力学建模问题,为高性能运动控制器搭建提供基础。该关节设计紧凑、负载能力强,两个伺服电机经过三级减速后,通过差动结构实现两自由度耦合输出,且表面光滑适宜与人接触。通过运动学分析了耦合驱动的原理,利用拉格朗日法建立了耦合驱动动力学模型。为解决速度零点摩擦力不连续,造成基于模型的控制器运动性能变差的问题,引入了连续可微摩擦模型,利用连续可微特性采用灰色模型提高了辨识精度。研制了机器人关节样机,进行了关节解耦、摩擦数据采集、参数辨识及轨迹跟踪等试验,结果表明所设计的耦合驱动关节可以完成周转、俯仰两个转动自由度的单独及耦合运动,并且输出扭矩与重量的比值达到了143.6 N·m/kg,可以满足轻量大负载护理需求,同时基于所建立动力学模型的运动控制可以显著提高轨迹跟踪的准确性。     

滚珠丝杠式惯容器非线性建模与参数辨识

针对滚珠丝杠式惯容器存在的非线性力学特征,首先,分析了滚珠丝杠式惯容器的工作原理,对惯容器的主要部件进行了非线性力学分析,建立了考虑摩擦、间隙以及丝杠弹性力的惯容器非线性力学模型;然后,在数控液压伺服激振试验台上进行了惯容器的力学性能试验,得到了惯容器在不同惯容系数以及不同激振输入下的力学响应特性;最后,根据试验结果分析了摩擦和间隙对惯容器力学性能的影响,得到了便于参数辨识的惯容器力学模型结构,实现了惯容器输出力仿真与试验结果的分析和对比。结果显示,二者在一个周期内的均方根值误差不超过7%,非线性模型呈现出良好的拟合精度,证明了所述方法的可行性和有效性。     

电弧炉负荷的三相综合建模与参数辨识探讨

在电力系统工作运行中,电弧炉负荷作为一种非线性负荷,对于电网的安全、稳定以及高效的供电运行,具有非常不利的作用和影响。通过对电弧炉负荷变化对电网供电运行影响的分析,结合电弧炉负荷变化特征,建立了电弧炉负荷变化分析模型,对电弧炉负荷变化参数情况进行辨识,是研究分析电弧炉负荷变化运行特征的有效措施。     

数据与机理驱动的检定系统建模与参数辨识

正压音速喷嘴气体流量检定系统对气源压力稳定性要求高,滞止舱压力难以控制在设定值范围内,很难采用基于机理模型的动态特性分析。为了解决上述难题,提出了基于数据与机理驱动的正压气体流量检定系统建模与参数辨识方法。针对机理建模过程中出现的非线性动态参数,采用随机配置网络进行动态参数辨识,经过辨识后所得的滞止舱内压力及温度与实际数据的RMSE分别为1.26×10~4和2.64×10^-4。针对实际运行中调节阀死区或更换调节阀等工况,对模型进行了扰动实验分析。实际应用结果表明,该动态数学模型很好的反映了压力调节环节中压力的变化趋势,具有一定的实际应用价值。     

铁路隧道病害检测车结构设计与试验研究

为适应铁路隧道病害的常态化检测需要,更好开展隧道表观病害相关,通过无损检测的手段及时发现运营隧道的早期病害,并分析了现有设备的发展现状,提出了适用于铁路隧道病害检测辅助检测车的总体功能设计需求,并对技术方案进行了总体设计,形成了主要设计参数。文中采用轻量化和模块化设计理念,便于现场试验搬运和后期检测组装使用,研制了一种能够适应铁路隧道病害无损检测的专用辅助检测小车。文中通过总体结构介绍、车架、驱动轮组、工作台等重要结构部件设计,ANSYS车架结构强度校核,提出了改进意见,结构件加工制造,控制系统调试及其功能测试,实现了检测车的快速组装与轻便上下道,并进行了整机通过性、紧急制动、运行、上下道时间、平稳性、续航里程等现场试验验证。结果表明：该小车能满足隧道病害无损检测的使用需求,能够达到在铁路线路开展试验的功能参数需要,最大行驶速度5 km/h,续航里程可达20 km,上下道需3～4人,耗时3.5～5 min,省时省力,能够用于开展隧道病害的辅助检测研究。     

立铣加工系统建模及参数辨识方法

针对立铣加工系统动力学建模问题,笔者提出了一种立铣刀与刀柄结合部的模型。建立了坐标系,定义了子结构及结合部的导纳函数。采用包含了线性刚度和扭转刚度及相应阻尼项的刚度矩阵表征结合部。采用导纳综合法分析了其耦合导纳函数。研究了基于遗传算法辨识模型刚度和阻尼参数的方法,算例及试验研究结果表明遗传算法辨识模型参数准确,与试验测试一致性较好。     

金属橡胶材料的动态力学建模及参数辨识

金属橡胶隔振器作为军用装备上的悬置元件,具有很好的缓冲减振作用。首先根据等效阻尼理论及傅里叶级数展开式来近似表示金属橡胶元件在隔振系统中所产生的阻尼力和弹性恢复力,而后由所建立的数学模型出发,推导出其参数线性辨识方程,利用遗传算法得到金属橡胶材料的线性刚度、三次刚度及滑移刚度,最终通过对比得到了其在不同激励条件下所形成的变化趋势。     

考虑阀片大挠曲变形的减振器建模与参数辨识

为建立减振器参数化数学模型,基于圆薄板大挠曲理论和弹性力学原理,推导出了阀片大挠曲变形与半径的关系式。建立外半径不全相等时环形叠加阀片的力学模型,提出用大挠曲变形解析方法与有限元分析相结合的等效模型求解方式推导出该环形叠加阀片挠曲变形的解析式。根据活塞阀系叠加阀片与复原弹簧同时变形的串联原理,建立了该双筒式减振器在复原与压缩行程中阻尼特性的数学模型。采用NSGA-Ⅱ算法对模型中难以测量的参数进行辨识,辨识后的减振器外特性仿真结果与试验数据基本吻合,说明所建立的参数化模型比较可靠,对减振器的性能调试具有指导意义。     

转动C形腿与沙土作用建模及力学参数辨识

机器人足端与沙土相互作用力学模型的建立和参数辨识,是沙土表面步行移动机器人多模态感知和决策的重要约束条件和物理信息。C形腿构型在沙土表面具有高通过性和适应性,基于地面动力学中的抵抗力学理论,充分考虑C形腿在摆动步态条件下位姿和速度矢量对足地相互作用动态力学的影响,进而建立C形腿与沙土的相互作用力学模型。然后,通过三组宽度条件的C形腿与沙土表面的转动接触力学试验,提取数据并分析水平和竖直接触力随姿态角度的变化规律。然后,通过积分模型的解析推导获得线性表达形式,基于递归最小二乘算法对未知参数矩阵进行逐项推导。最后,基于逐项迭代输入输出矩阵函数,获得参数在已有数据样本容量空间内的辨识结果。与试验结果相比,辨识后的预测竖直力和水平力误差分别为4.05%和4.22%,验证参数辨识的准确性和有效性。辨识的参数能够反映沙土地面的部分物理特征,基准值则反映腿部几何构型对力学模型的影响。     

锂离子电池高精度机理建模、参数辨识与寿命预测研究进展

拥有高能量密度、低自放电率和长寿命的锂离子电池是电动车辆的主要储能单元,其性能直接影响了车辆的动力性和安全性。然而,锂离子电池是复杂的电化学系统,其内部状态具有时变性和不可观测性。此外,电池在使用过程中性能将不断衰减,将给车辆的安全性带来隐患。为保证电池在车用工况下的高效、安全和可靠运行,需要对电池实施有效管理。电池模型是管理算法的理论基础,参数辨识是模型应用的前提,而寿命预测是保证电池安全的关键技术。针对上述实际应用需求,综述了锂离子电池高精度电化学-热耦合机理建模、模型参数辨识和寿命预测的最新研究进展。重点关注宏观电化学模型中模型重构和模型简化两种模型降阶方法,对比分析参数辨识中试验测量和非拆解式辨识方法的特点,全面总结寿命预测中基于模型、基于数据驱动和融合式算法的算法架构。在此基础上,总结现有研究的不足并对未来研究方向提出展望。     

音圈电机驱动的快速定位系统运动建模与参数辨识

针对传统驱动方式在快速定位方面的不足,本文研制了一种基于音圈电机驱动的快速精密定位系统,对其机电耦合特性进行了深入分析,建立了快速定位系统在大行程、高加速度下的传递函数模型;在此基础上,进行了最小二乘法和levy法参数辨识,并通过定位实验对辨识结果进行了分析和比较,为控制器优化设计、提高系统定位精度提供了很好的参考。     

基于 IESPSO 的舵机倾转矢量动力系统建模与参数辨识

针对在旋翼动态时产生的外力矩影响下,倾转矢量动力系统中的舵机系统模型辨识精度低、实际响应难以估计的问题,本文将舵机外力矩作为扰动噪声纳入辨识环节,构建系统模型,并提出了一种基于改进生态系统粒子群优化(IESPSO)的倾转旋翼舵机系统参数辨识方法。为确保试验稳定安全进行,本文设计了倾转矢量动力系统辨识平台,进行参数辨识试验。试验结果表明,在旋翼动态时产生的外力矩噪声影响下,IESPSO相对于粒子群优化法、生态系统粒子群优化法与递推最小二乘法,均方根误差降低了1.46%,1.79%与56.37%,辨识精度有明显提升,并具备更快的寻优收敛速度。在修改搜索空间后,IESPSO仍具有较高的寻优精度,避免了在宽搜索空间下无法快速搜索至较优可行解的问题。     

螺栓连接界面非线性建模及其参数辨识方法研究

螺栓连接是一种在机械结构中应用极其广泛的连接形式,由于连接界面上存在多种非线性特征,对连接结构的刚度和阻尼具有重要的影响,并进一步导致其动力学特性的非线性变化.建立了螺栓连接界面的非线性模型,并提出了一种基于准静态试验的模型参数辨识方法.首先,在模型中考虑了沿界面法向的非线性接触刚度以及界面上粘滞、滑移、间歇性分离等多...