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专利号: 2015109237727
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,基于对流体惯容器的力学性能输出影响机理的分析,首先建立流体惯容器的非线性模型,所述流体惯容器的非线性模型包括摩擦力模型、非线性阻尼力模型和理想线性惯性力模型,所述摩擦力模型、非线性阻尼力模型和理想线性惯性力模型的关系为并联连接;

所述摩擦力模型为库仑摩擦模型,具体为库仑摩擦力f=f0sign(v),式中,f0为摩擦力的幅值,其大小为定值;sign(v)为符号函数,v为流体惯容器两端点的相对速度,当v>0时,其值为-1,当v<0时,其值为1,当v=0时,其值为0;

步骤2,根据非线性流体惯容器力学输出的解析表达式:

其中,b为惯质系数,v为流体惯容器两端点的相对速度,C1为速度平方项的阻尼系数,C2为速度项的阻尼系数;

在三种不同的试验工况下对流体惯容器进行力学性能试验,以获取模型参数求解所必需的力学信号输出、激励输入位移信号;

所述三种不同的试验工况,具体为:工况1:输入端的输入位移为三角波形输入,振幅为A1,激振频率为f1;工况2:输入端的输入位移为三角波形输入,振幅为A2,激振频率为f2;工况3:输入端的输入位移为三角波形输入,振幅为A3,激振频率为f3,其中,等式A1=A2=A3与f1=f2=f3不同时成立;

步骤3,通过力传感器采集各工况下的力学信号输出,并通过加权处理获取其输出力幅值的均值信号;通过分析求解的激励输入位移信号求取各工况下激励输入速度信号;

步骤4,依据非线性流体惯容器力学输出的解析表达式,建立包含待求解的非线性模型参数、力学信号输出和激励输入速度信号的模型参数关系矩阵,对非线性模型参数矩阵进行求解;

所述模型参数关系矩阵为:

AX=F

其中,A为计算得到速度信号组成的矩阵:

X为待求解的参数矩阵:

X=[f C1 C2]

F为采集到的力信号矩阵:

F=[F1 F2 F3];

其中,F1为工况1下的输出力信号,F2为工况2下的输出力信号,F3为工况3下的输出力信号,v1为工况1下的激励输入速度信号,v2为工况1下的激励输入速度信号,v3为工况1下的激励输入速度信号;

所述非线性阻尼力模型,源自于流体的寄生阻尼力与流经管道与管道口的压力损失,非线性阻尼力大小可用式Fc=C1v2+C2v表示,方向始终与速度方向相反,v为流体惯容器两端点的相对速度,C1为速度平方项的阻尼系数,C2为速度项的阻尼系数;

所述理想线性惯性力模型,具体为:Fb=ba,b为惯质系数,可由结构设计参数计算获得。

2.根据权利要求1所述的一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法,其特征在于,所述步骤3中的力学信号输出由激振头自带的力传感器获得,并对其进行求均值处理。