[发明专利]一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）建立考虑滚珠丝杠副中的摩擦以及丝杠弹性效应的惯容器非线性力学模型；

（2）进行惯容器的力学性能试验，获取惯容器在不同惯容系数和不同激振输入下的力学响应；

（3）根据试验结果，确定摩擦力的幅值并将摩擦力从惯容器输出力中去除，进而得到不含摩擦的惯容器输出力模型；

（4）根据试验数据，采用最小二乘递推算法对步骤（3）的惯容器输出力模型中的参数进行辨识；

（5）根据参数辨识结果以及步骤（3）的摩擦力幅值，最终确定惯容器非线性力学模型中的所有参数，利用这些参数值和步骤（1）的惯容器非线性力学模型，得到惯容器力学性能的仿真结果。

2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述步骤（1）中的惯容器非线性力学模型包括摩擦力模型、丝杠弹性效应模型、惯容器理想线性模型以及质量模型，其中，所述摩擦力模型与所述惯容器理想线性模型并联，然后与所述丝杠弹性效应模型串联，最后一起与所述质量模型并联。

3.根据权利要求2所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述摩擦力模型为f=-f₀sgn(v)，其中，f₀为摩擦力的幅值，v为惯容器两端间相对速度，sgn为符号函数，当v>0时，所述符号函数的值取为1；当v=0时，所述符号函数的值取为0；当v<0时，所述符号函数的值取为-1；所述丝杠弹性效应模型是由丝杠的等效刚度和等效阻尼相并联来表示，所述质量模型中的质量是指驱动丝杠旋转的螺母以及向所述螺母传递驱动力的相关部件的质量集中表示。

4.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述步骤（2）中惯容器的不同惯容系数是通过装入不同质量的飞轮得到，所述激振输入为正弦周期输入，每次输入采用不同的频率和相应的振幅。

5.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述步骤（3）中摩擦力幅值的确定包括如下步骤：

（1）进行惯容器在不同惯容系数下的力学性能试验，获取惯容器的实际力学响应，其中试验台激振输入的频率为0.1Hz；

（2）根据试验结果，计算每个惯容系数下惯容器输出力幅值的绝对值在一个激振周期内的平均值f_i，i=1,2,…,n，n为试验时惯容器所采用的惯容系数的种类数；

（3）获得所有惯容系数下惯容器输出力绝对幅值的平均值，即

6.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述惯容器两端间相对速度的获取分两步进行：首先对试验台实时保存的位移数据进行曲线拟合，然后再对所述曲线方程进行一次差分求导。

7.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述步骤（4）具体包括如下步骤：

（1）根据所述不含摩擦的惯容器输出力模型，求取惯容器输出力与惯容器两端间相对加速度之间的传递函数；

（2）对连续传递函数进行离散化，同时得到待辨识系数与惯容器输出力模型参数之间的关系；

（3）根据传递函数的离散形式得到惯容器输出力模型的差分方程，同时推导惯容器输出力模型的最小二乘格式；

（4）根据试验数据，采用最小二乘递推算法对待辨识系数进行辨识；

（5）根据待辨识系数与惯容器输出力模型参数之间的关系，求取惯容器输出力模型的参数。

8.根据权利要求7所述的一种滚珠丝杠式惯容器力学性能的仿真方法，其特征在于，所述惯容器两端间相对加速度的获取分两步进行：首先对试验台实时保存的位移数据进行曲线拟合，然后再对所述曲线方程进行两次差分求导。