[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

摘要

本发明公开了一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法，所述流体惯容器的非线性动力学模型包括摩擦力模型，非线性阻尼力模型和惯性力模型。其非线性模型参数的确定方法包括以下步骤：建立非线性流体惯容器的动力学模型；在不同工况下对流体惯容器进行力学性能试验；采集各工况下的力学输出幅值信号，获取其输出力幅值的均值信号；计算各工况下激励输入的速度信号；建立模型参数关系矩阵，对参数矩阵进行求解。本发明提供了一种流体惯容器的非线性模型及其参数确定方法，有利于准确掌握流体惯容器的动力学特性。

主权项

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。