041]
[0042] (2)根據(jù)非線性流體慣容器力學(xué)輸出的解析表達(dá)式，在不同工況下對(duì)流體慣容器 進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。W獲取模型參數(shù)求解所必須的力學(xué)信號(hào)輸出、激勵(lì)速度信號(hào)。力學(xué)信號(hào) 輸出由激振頭的力傳感器獲得，激勵(lì)輸入速度信號(hào)由對(duì)激勵(lì)輸入位移信號(hào)求導(dǎo)獲得。
[0043] 具體試驗(yàn)工況如下：
[0044] 工況1:輸入端的輸入位移為Ξ角波形輸入，振幅為Ai，激振頻率為f 1;
[0045] 工況2:輸入端的輸入位移為Ξ角波形輸入，振幅為A2，激振頻率為f2;
[0046] 工況3:輸入端的輸入位移為Ξ角波形輸入，振幅為A3，激振頻率為f3;
[0047] 其中，等式Ai = A2=A3與fl = f2 = f3不同時(shí)成立。
[004引為方便數(shù)據(jù)計(jì)算及采集，本實(shí)施例選取的振幅Ai、A2與A3均為為0.1Hz，f2為 0.2Hz，f3為0.3Hz。
[0049] 如圖3所示為工況1下的位移輸入曲線。
[0050] (3)通過(guò)力傳感器采集各工況下的力學(xué)信號(hào)輸出，并通過(guò)加權(quán)處理獲取其輸出力 幅值的均值信號(hào)。
[0051] 試驗(yàn)裝置中的激振頭通過(guò)自帶的力傳感器采集到上述Ξ種工況下的輸出力信號(hào)。 分析可知，在每1/4周期內(nèi)，激勵(lì)位移均是勻速變化，因此，其加速度為0,且速度大小恒定。
[0052] 如圖4所示為工況1下的力學(xué)輸出曲線，可W看出，所試驗(yàn)的工況下力學(xué)信號(hào)輸出 均為大小恒定的信號(hào)。為獲取較為準(zhǔn)確的模型參數(shù)，此處對(duì)采集到的輸出力幅值進(jìn)行均值 處理，得到上述工況下的輸出力信號(hào)為:Fi = 416.013N，F(xiàn)2 = 432.051Nj3 = 448.114N。
[0053] (4)通過(guò)分析求解激勵(lì)輸入位移信號(hào)，求取各工況下激勵(lì)輸入速度信號(hào)。
[0054] 由于所采用的位移激勵(lì)為Ξ角波輸入，因此其速度大小恒定，其幅值可對(duì)激勵(lì)輸 入位移信號(hào)求導(dǎo)得出，各工況下的速度值為VI = 0.004m/s，V2 = 0.008m/s，V3 = 0.012m/s。
[0055] (5)依據(jù)非線性流體慣容器力學(xué)輸出的解析表達(dá)式，建立包含待求解的非線性模 型參數(shù)、力學(xué)信號(hào)輸出和激勵(lì)輸入速度信號(hào)的模型參數(shù)關(guān)系矩陣，對(duì)非線性模型參數(shù)矩陣 進(jìn)行求解。
[0056] 所述模型參數(shù)關(guān)系矩陣為：
[0057] AX=F
[0058] 其中，A為計(jì)算得到的速度矩陣：
[0化9]
[0060] X為待求解的參數(shù)矩陣：
[0061] X=[f。C2]
[0062] F為采集到的力信號(hào)矩陣：
[0063] f=[Fi F2 的]
[0064] 將所采集及計(jì)算得到的數(shù)據(jù)代入求得，f = 400，Ci = 781，C2 = 4000。
[0065] 為驗(yàn)證所得的非線性模型參數(shù)的有效性，圖5給出了振幅為20mm，正弦激勵(lì)0.5Hz 下仿真與試驗(yàn)的對(duì)照?qǐng)D，從圖可W看出，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真吻合良好，說(shuō)明流體慣容器的非線 性模型參數(shù)較為準(zhǔn)確。
[0066] 本發(fā)明解決了流體慣容器非線性模型難W精確建立的難題，為進(jìn)一步探索慣容器 的動(dòng)力學(xué)特性奠定了基礎(chǔ)。
[0067] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不 背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，基于對(duì)流體慣容器的力學(xué)性能輸出影響機(jī)理的分析，首先建立流體慣容器的非 線性模型，所述流體慣容器的非線性模型包括摩擦力模型、阻尼力模型和慣性力模型，所述 三種力學(xué)模型的關(guān)系為并聯(lián)連接； 步驟2,根據(jù)非線性流體慣容器力學(xué)輸出的解析表達(dá)式，在不同工況下對(duì)流體慣容器進(jìn) 行力學(xué)性能試驗(yàn)，以獲取模型參數(shù)求解所必須的力學(xué)信號(hào)輸出、激勵(lì)輸入位移信號(hào)； 步驟3,通過(guò)力傳感器采集各工況下的力學(xué)信號(hào)輸出，并通過(guò)加權(quán)處理獲取其輸出力幅 值的均值信號(hào);通過(guò)分析求解的激勵(lì)輸入位移信號(hào)求取各工況下激勵(lì)輸入速度信號(hào)； 步驟4，依據(jù)非線性流體慣容器力學(xué)輸出的解析表達(dá)式，建立包含待求解的非線性模型 參數(shù)、力學(xué)信號(hào)輸出和激勵(lì)輸入速度信號(hào)的模型參數(shù)關(guān)系矩陣，對(duì)非線性模型參數(shù)矩陣進(jìn) 行求解。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述摩擦力模型為庫(kù)侖摩擦模型，具體為f = fosign(v)，式中，為摩擦力的幅值，其大 小為定值;sign (v)為符號(hào)函數(shù)，v為流體慣容器兩端點(diǎn)的相對(duì)速度，當(dāng)v >0時(shí)，其值為-1，當(dāng) v<0時(shí)，其值為1，當(dāng)v = 0時(shí)，其值為0。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述阻尼力模型為非線性阻尼力模型，主要源自于流體的寄生阻尼力與流經(jīng)管道與管 道口的壓力損失，其大小可用式F c = C1V2+C2V表示，方向始終與速度方向相反，v為流體慣容 器兩端點(diǎn)的相對(duì)速度，&為速度平方項(xiàng)的阻尼系數(shù)，&為速度項(xiàng)的阻尼系數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述慣性力模型為理想的線性慣容器模型，具體為:F b = ba，b為慣質(zhì)系數(shù)，可由結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)參數(shù)計(jì)算獲得。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述步驟2包含三種不同的試驗(yàn)工況，具體為：工況1:輸入端的輸入位移為三角波形輸 入，振幅為六:，激振頻率為f 1;工況2:輸入端的輸入位移為三角波形輸入，振幅為A2,激振頻 率為f2 ;工況3:輸入端的輸入位移為三角波形輸入，振幅為A3，激振頻率為f3。其中，等式Αι =八2 =六3與；^1 = €2 = €3不同時(shí)成立。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述步驟3中的力學(xué)信號(hào)輸出由激振頭自帶的力傳感器獲得，并對(duì)其進(jìn)行求均值處理。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，其特征在 于，所述步驟4中所建立的模型參數(shù)關(guān)系矩陣為： AX = F 其中，A為計(jì)算得到速度信號(hào)組成的矩陣： X為待求解的參數(shù)矩陣：X=[f Cl C2] F為采集到的力信號(hào)矩陣： F=[Fi F2 F3]〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，所述流體慣容器的非線性動(dòng)力學(xué)模型包括摩擦力模型，非線性阻尼力模型和慣性力模型。其非線性模型參數(shù)的確定方法包括以下步驟：建立非線性流體慣容器的動(dòng)力學(xué)模型；在不同工況下對(duì)流體慣容器進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)；采集各工況下的力學(xué)輸出幅值信號(hào)，獲取其輸出力幅值的均值信號(hào)；計(jì)算各工況下激勵(lì)輸入的速度信號(hào)；建立模型參數(shù)關(guān)系矩陣，對(duì)參數(shù)矩陣進(jìn)行求解。本發(fā)明提供了一種流體慣容器的非線性模型及其參數(shù)確定方法，有利于準(zhǔn)確掌握流體慣容器的動(dòng)力學(xué)特性。
【IPC分類(lèi)】G06F17/50
【公開(kāi)號(hào)】CN105447262
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510923772
【發(fā)明人】沈鈺杰, 陳龍, 劉雁玲, 蔡英鳳, 楊曉峰
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年12月14日