基于力状态映射法辨识非线性结合部动态参数

频域分析中,运用力状态映射法对复杂结构非线性结合部等效动力学参数进行辨识,从而大大减少了在时域分析中需要大量数据带来的问题。由于结合部等效动力学参数的数学模型未知,加上试验时噪声对辨识精度的影响不可忽略,若采用传统最小二乘法求解时,方程发生病态,其解出现不适定问题。针对这种情况从以下两方面进行深入研究:假设所建立的数学模型包含所有精确项和冗余项;假设所建模型不包含所有精确项。采用Tikhonov正则化与迭代算法相结合对结合部等效力矢量模型进行更新,从而辨识出结合部等效动力学参数。分析发现即使实际模型不包含所有精确项,只要进行不断的模型更新,满足最终的收敛准则,辨识的精度仍然很高。最后通过算例验证,表明了本方法具有很高的辨识精度。

基于力状态映射法的航天器非线性铰链参数辨识

为了解决航天器伸展机构中复杂非线性铰链的建模问题,采用力状态映射法辨识了具有复杂非线性动力学特点的航天器太阳翼根部铰链和板间铰链结构中的多种线性和非线性动力学参数,得到了描述铰链非线性动力学模型的微分方程。为了提供辨识所需的试验数据,根据实际铰链的受力特点,建立了航天器复杂非线性铰链的振动响应试验测试系统,并通过振动试验获得了真实航天器太阳翼根部铰链和板间铰链在不同频率及激振力下的力矩与弯曲角之间的关系。本文的参数辨识结果反映了真实铰链的非线性刚度、摩擦及阻尼特性。利用此辨识参数建立的动力学模型能够描述铰链结构中的多种线性和非线性动力学特点,并可进一步应用于航天器整体系统建模及控制中。

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。

基于矢量图的力状态映射法辨识参数误差分析

力状态映射法被常用于辨识非线性连接结构的等效动力学参数,该方法需要用到实验仪器测量得到或者经过微分或积分计算得到的激励力、速度、位移、加速度等数据。而往往这些数据的相位会出现失真,这会直接导致通过力状态映射辨识得到的系统参数出现误差。用矢量图法计算得到了单自由度系统在强迫振动和自由振动两种情况下出现测量数据或计算数据小幅度相位失真时的误差计算公式,结果表明这种小幅度相位失真对系统阻尼系数的影响明显大于对系统刚度系数的影响,且当激励力频率等于固有频率时辨识参数的误差最小。

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%。

太阳翼铰链结构的动力学实验与非线性动力学建模

通过动力学实验获得真实的太阳翼板间铰链结构于不同激振频率下的振动响应参数,并采用力状态映射法建立板间铰链的非线性动力学模型。首先,采用单频激励信号模拟外扰对实际的板间铰链结构实施动力学实验;然后,基于其结构具有的多重非线性动力学特性,根据实验数据应用力状态映射法辨识结构的动力学参数,建立其非线性动力学模型;最后,对由太阳翼板间铰链连接的两段梁所构成的系统进行了冲击激励下的振动响应测试,同时进行了有限元动力学仿真,实验测试结果和数值仿真结果取得了较好的一致性。本文建立的太阳翼板间铰链非线性动力学模型能够较好地反映其动力学特性,对于实际太阳翼结构的动力学建模具有理论参考价值。

螺栓联接梁结构结合部非线性特性参数辨识

以螺栓联接组合梁为例,系统地研究了辨识结合部非线性特性参数的方法。在分析结合部非线性模型以及对非线性结合部动力学特性表征测试的基础上,提出采用简化的Iwan模型模拟结合面之间的非线性动力学现象,从而建立了螺栓联接组合梁非线性解析模型。进一步,提出采用力状态映射法(Force-state mapping)识别螺栓组合梁结合部动力学特性参数的方法及相应的测试流程。最后,进行了实例研究,应用所提出的方法,辨识出了所研究的螺栓组合梁结合部的刚度及阻尼特性参数。该研究可作为辨识其他螺栓联接结合部动力学特性参数的参考。