[发明专利]一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法

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F_c＝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：F_b＝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。