基于系统辨识的颤摆质量模型在跳深动作中的动力学仿真

目的:利用系统辨识与优化解算跳深动作颤摆质量模型中力学元件的参数,并结合计算机仿真探讨模型在冲击性动作动力学仿真中的有效性和实用性。方法:将人体简化为1自由度的颤摆质量模型,导出相应的状态方程,将实验所得人体多刚体模型质心于垂直方向上的运动学数据作为输入量,地面垂直反作用力作为比较量,采用n4 sid子空间系统辨识方法并结合约束优化方法求解出模型力学元件参数估值,回代模型仿真计算输出跳深动作过程中的垂直地面反作用力。结果:辨识与各种初始条件下仿真所得到的地面力值与实测地面力值的拟合度均可达到80%左右;随跳深高度的增加,模型中力学元件的刚度k与阻尼c的值也呈增大趋势;运动学解析数据的精度对拟合度有较大的影响。结论:基于系统辨识的颤摆质量模型可有效反映人体在受到冲击时整体粘弹性的响应表现,而通过个体实验确定模型内参数的方法,也使得模型在应用时更具针对性和灵活性。

自由端带有充液容器的压电悬臂结构晃振建模

为了利用压电驱动器作为主动元件抑制带有充液容器的结构晃振,需要对压电结构晃振进行精确建模。针对一个自由端部带有充液容器的压电悬臂结构,利用有限元方法对无充液情况下的压电悬臂结构进行模态分析并建立其状态空间表达式。利用质量摆等效力学模型描述容器中液体晃动,将推导出的压电悬臂结构模型和液体晃动模型耦合得到整个系统晃振模型。通过实验分别验证不同充液水平下的晃振模型的频率和Bode图。结果表明建立的带有充液容器的压电悬臂结构晃振模型及其状态空间表达式可用于控制设计。