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。     

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.     

基于频响函数辨识鼓筒-轮盘结合部连接参数的选点原则

基于频响函数的辨识方法被广泛用于识别结合部动态参数,其中如何选择频响数据是关键问题。本文针对结合部采用弹簧和阻尼器连接的鼓筒-轮盘模型提出了频响数据选取原则和对应于该原则的量化标准。具体选点原则为所选取的局部信噪比最高的频点所对应的模态对连接刚度的综合灵敏度应该最高。为了定量比较不同模态对连接刚度的综合灵敏度,建立了具体的量化指标和标准。理论分析表明本文所提出的频响数据选取原则和量化标准是有效的,具有一定的工程应用价值。     

基于频响函数的刚体参数识别

本文依据从单自由度系统频响函数提取刚体参数的基本理念,扩展到多自由度系统,在不测试多自由度转动自由度的情况下,提取系统的刚体参数,并对方法进行了模型的验证,结果显示能准确提取刚体参数。针对实际频响函数质量不高的情况,本文通过采用曲线拟合的方法,获取参数识别需要的数据,提高参数识别的精度,结果显示,结果拟合方法改善后,识别的精度在6%以内,能满足工程需求。     

基于测试频响函数的结构连接参数识别方法

构造了半刚性结构连接单元，并应用于结构连接参数识别的模型中。利用子结构法建立的组合结构有限元模型和不完备的组合结构的测试频响函数，导出了连接子结构参数识别方法。提出了基于子矩阵因子法求解变量系数矩阵的通用方法。并将参数识别归结为求解非线性最小二乘问题，应用信赖域法克服了最小二乘求解初值选取范围过小的问题。最后利用仿真算例对上述方法进行了验证，结果表明该方法可行且具有一定的实用性。     

基于频响函数反演法的涡轮增压器基础激励辨识

发动机运转时涡轮增压器轴承座处的振动响应用常规方法是不可测量的。使用频响函数反演法,通过测量涡轮增压器压缩室外壳的可测量点的振动响应,可以利用频响函数反演得到轴承座的响应,从而为涡轮增压器的转子动力学研究提供了基础激励。通过自由悬挂实验和振动台实验,证实频响函数反演法是有效可行的。最后,分析了影响精度的因素。     

基于固定界面子结构模态的频响函数精确综合法

提出基于固定界面子结构模态的双协调结构频响函数精确综合方法。首先用固定界面子结构的中高阶模态与精确剩余约束模态表达子结构频域位移;再利用界面力与位移的协调关系进一步消去界面自由度,建立双协调的精确缩聚变换;然后根据里兹法,得到结构精确综合的频域运动方程与频响函数;最后通过数值结果验证该方法的综合能力与准确性。     

基于非线性输出频响函数的NES动力学参数设计

基于非线性输出频率响应函数(Nonlinear Output Frequency Response Function,NOFRF),对引入了被动非线性消振器(Nonlinear Energy Sink,NES)的单自由度振动系统进行了分析,从频域分析的角度评价NES的振动抑制效果,对其进行动力学参数设计。首先,建立了引入NES的振动系统非线性动力学模型。然后,通过数值仿真,对单自由度系统进行了非线性输出频率响应函数分析和输出频率响应分析,从频域分析的角度解释了在原振动系统中引入NES对原系统固有频率几乎没有影响的原因。最后,通过分析NES各参数对振动抑制效果的影响,对NES进行了动力学参数设计。本文得出的分析结果对于工程领域中NES的设计具有非常重要的指导意义。     

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。     

改进的受力状态映射法在结合部动力学参数辨识中应用

针对受力状态映射法作为辨识非线性结合部参数重要方法具有物理意义明确、辨识准确等特点,而实际辨识试验时结构某些参数难以测定、致辨识过程困难等问题,提出结合子结构模态综合法的受力状态映射法,可有效解决该问题。参数辨识过程中对模型易出现的缺失项及冗余项,利用基于TSVD(Truncated Singular Value Decomposition)正则化方法的模型迭代修正法。仿真模型表明,修正模型较精确模型误差小、辨识精度高。通过对导轨结合部进行参数辨识实验研究,证明辨识方法的有效性及准确性。     

改进的区间参数结构频响函数迭代解法

针对区间不确定性系统频响函数求解提出了一种改进的迭代方法。采用区间分析方法描述不确定性结构参数,将频响函数求解转化为区间线性方程组形式,使用定点迭代方法,构造迭代格式;为了解决迭代方法中出现的收敛性问题,结合子区间概念提出改进的迭代方法,计算结构频响函数的区间。以弹簧-质量系统为仿真算例,研究了子区间数目对计算结果的影响。最后,将方法应用于文献中的工程结构,对比研究表明:该方法适用于全频段频响函数分析、具有较高的精度和效率。     

基于绝对法冲击校准的加速度计参数辨识研究

针对动态计量中加速度计动态特性计量的问题,本文主要论述了基于绝对法冲击校准的加速度计动态计量.依据加速度计物理结构,采用一个二阶微分方程来描述其输入输出特性,并将该方程转化为一种特定的形式,然后利用绝对法冲击校准加速度计的数据,采用一种新的方法在频域确定了方程的未知系数从而得到了加速度计动态特性参数.最后采用激光绝对法振动校准对加速度计进行了校准试验,并将得到的复灵敏度结果与模型的频率响应进行了比较,一致性的结果证明了该方法的有效性.     

基于频响函数法的曲轴轴系扭振分析与控制

基于原点频响函数法对曲轴轴系匹配三种不同TVD时的扭振进行计算,可以快速预测TVD减振效果。首先引入扭转减振器减振原理;其次介绍集总参数有限元法计算扭振的方法;然后通过扭转模态识别曲轴轴系的模态频率,通过频响函数结果判别曲轴轴系在单位激励力矩作用下扭振幅值的大小;最后,试验测试曲轴安装TVD位置处的扭振加速度,并和仿真进行对比。结果发现,频响函数法计算的扭振幅值曲线和测试结果趋势相同,且对这三种TVD降低车内噪声的效果进行了比较。     

基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别研究

提出一种基于频响函数和遗传算法的结构损伤识别方法.以单元刚度折减因子为遗传算法的优化变量,以测试频响函数和计算频响函数的形状相关系数来构造遗传算法的优化目标函数和适应度函数;为克服二进制编码的缺点,采用浮点数编码方案;最后通过一个桁架结构模型进行数值模拟,计算结果表明,即使在考虑一定测量噪声水平的情况下,仍然能够准确识别出结构的多处损伤,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于试验数据的频响函数综合法概述

利用子结构方法对舰艇上复杂隔振系统进行建模分析时,因子结构的复杂性而无法准确获取其动力学模型,一种解决办法是采用试验测得的子结构频响函数数据进行基于频响函数的子结构综合。为提高子结构频响函数测试结果的精度和基于试验数据的频响函数综合结果的精度,采用频响函数综合算法、子结构频响函数测试误差的消除方法、子结构转角自由度频响函数的测试、频响函数数据的测试及影响因素等几个方面进行总结,并采用基于试验数据的频响函数综合法对一复杂隔振系统进行建模分析,得到较好的效果。可在进行实际隔振系统的子结构测试和综合时提供参考。     

基于频响函数的转盘振动响应预测

转盘振动对精密离心机精度有重要影响,但目前尚无有效手段测试转盘在旋转状态下的微振动响应。在理论分析的基础上,提出转盘振动响应预测的方法。通过模态测试获得精密离心机基础与转盘上若干点之间的频响函数,进一步计算响应传递率,并结合基础振动响应测试数据,对转盘在旋转状态下的振动响应进行预测。分析结果表明:转盘振动响应放大的主要因素是气浮轴承的动力学特性;转盘振动总体上表现为随机振动,周期振动的分量相对较小。     

基于变尺度法的进给系统结构参数辨识方法研究

机床进给系统结构参数对系统动力学建模与振动控制有着重要的影响,准确有效地识别出系统的结构参数具有重要意义。进给工作台的临界爬行速度含有丰富的特征信息,本文提出了基于工作台临界爬行速度和结构参数的函数关系,采用BFGS变尺度法优化法来识别结构参数的新方法。推导出了工作台临界爬行速度和进给系统结构参数的函数关系,建立了关于进给系统结构参数的误差函数。通过对直联式进给系统的数值仿真,验证了所提方法的可行性及准确性。结合某重型数控车床的横向进给系统,利用Renishaw测试系统得到了工作台的临界爬行速度数据,成功实现了对该进给系统结构参数的辨识,证明了所提方法简单易行,具有较高的精度。为进给系统结构参数辨识和优化提供了理论和实验参考。     

基于频响函数求逆法的双层圆柱壳体速度场重构

从双层圆柱壳体结构水下噪声实时预报出发,基于在内壳体上布置大量传感器来监测壳体噪声的工程方法,提出了双层圆柱壳体表面速度场实时重构方法。先试验测量到不同工况下内、外壳振动频响函数,并用H4方法进行估计,再用频响函数求逆法得到内、外壳体响应间的振动传递率矩阵。实际应用时,根据内壳体上有限测点的信号实时重构出当前工况下的外壳体表面速度场,为水下噪声的实时计算提供输入。大型舱段模型试验验证表明该方法现实可行,重构出来的外壳体速度场能满足水下噪声实时预报要求。     

基于频响函数合成的浮筏隔振系统的响应研究

运用频响函数合成法并结合运用刚体动力学,探讨一种基于子结构频响函数合成的新型浮筏隔振系统分析方法——频响函数合成法。该方法可以针对含有弹性基座的浮筏隔振系统进行分析,避免传统模态合成分析方法在模态分解时可能引入的误差,而与传统导纳合成法相比,本方法能够充分考虑连接点处的弹性,并且其对实验数据的应用更为便利,结构无关性更好。