[发明专利]一种基于遗传算法的纯水管路动态摩擦项参数辨识方法

摘要

本发明公开了一种基于遗传算法的纯水液压管路瞬态过程中动态摩擦项的参数辨识方法。搭建纯水管路瞬态数学模型，结合特征线法，确定动态摩擦项未知参数的可行解范围，同时应用遗传算法对管路动态摩擦项参数进行优化辨识。本发明提供的参数辨识方法实用可靠，同时结合特征线法对管路瞬态过程进行仿真研究，完善了纯水管路动态摩擦项数学模型，为进一步研究纯水液压系统的流量及压力脉动过程奠定基础。

主权项

1.一种基于遗传算法的纯水管路动态摩擦项参数辨识方法：包括以下步骤：步骤1.建立纯水液压水平管路一维瞬态数学模型；根据质量守恒定律和动量守恒定律推导出连续性方程和运动方程，建立水平管路一维瞬态数学模型，如公式1所示:式中：p为管路压强，q为管路流量，S为管路横截面积，ρ为液体密度，a为压力波传播速度，f(q)为摩擦阻力项，t为时间变量，x为管道中位置变量；步骤2.利用特征线法将管路一维数学模型转化为特征线方程；利用特征线法对管路瞬态模型偏微分方程进行全微分转化，得到左、右特征线常微分方程组：则C+，C‑分别表示为左、右特征线方程；将一段长度为L的水平管道分成n段，每段节点从左到右依次表示为1,2,3……n+1，所以Δx＝L/n，Δt＝Δx/a；A点为t时刻x位置点，B点为t时刻x+2Δx，P为t+Δt时刻x+Δx位置点，F为t‑Δt时刻x位置点，G为t‑Δt时刻x+2Δx；分别对C+和C‑在[A,P]和[P,B]内进行分段积分，得到两个方程，如下令联立(4)、(5)、(6)和(7)四个公式得：式中qA，qB，qP分别为A，B，P点流量，pA，pB，pP分别为A，B，P点压强，f(qA)，f(qB)分别为A，B点摩擦项；步骤3.确定动态摩擦项的未知参数；摩擦力项f(q)可以表示为：式中f0为稳态摩擦项，Yi为动态摩擦项，k为加权函数的项数；根据达西‑威斯巴哈(Darcy‑Weisbach)公式：式中：f为无量纲摩擦系数，r为管道半径；动态摩擦项Yi的表示方法为：式中其中n_i和m_i为动态摩擦项的加权系数，i为加权函数的项数,μ为粘度；在式(6)和式(7)中，CL和CR的摩擦阻力项f(qA)和f(qB)可分别表示为：式中式中qF，qG分别为F点和G点的流量，其中系数ni和mi有如下关系：mi＝αmi‑1(i≥3)ni＝β2ni‑1(i≥2)    (18)式中：α和β为系数；根据公式18得知对动态摩擦项需辨识的参数有：m1，m2，n1，α和β；步骤4.采用遗传算法对步骤3获得的需辨识参数进行优化。