[发明专利]基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法

摘要

本发明提供一种实时混合模拟反馈力修正方法，首先通过对试验子结构的正弦波位移追踪试验，确定其初始刚度，测量位移噪声和测量反馈力噪声分布；次之确定离散刚度估计算法参数:包括修正参数，历史数据存储容量，瞬时刚度更新频率，瞬时刚度估计阀值。然后，在实时混合模拟试验中插入瞬时刚度估计模块，并向其同步输入测量位移与测量反力。其中，瞬时刚度估计模块采用离散切线估计算法同步计算试验子结构的瞬时刚度。最后，利用每一步所估计的试验子结构瞬时刚度，修正测量反馈力。本发明可以极大提高试验子结构瞬时刚度估计的准确性，并能进一步准确的修正测量反馈力。

主权项

1.一种基于离散切线刚度估计的实时混合模拟试验反馈力修正方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，对试验子结构进行正弦波位移追踪试验，确定其初始刚度，测量位移噪声和测量反馈力噪声分布；第二步，确定离散刚度估计算法参数；包括修正参数；历史数据存储容量；瞬时刚度更新频率；瞬时刚度估计阀值；第三步，在实时混合模拟试验中插入瞬时刚度估计模块，并向其同步输入测量位移与测量反馈力；所述瞬时刚度估计模块采用离散切线估计算法同步计算试验子结构的瞬时刚度；第四步，根据每一步所估计的试验子结构瞬时刚度，修正测量反馈力；其中，所述离散切线估计算法如下：(1)当第1组测量位移和测量反馈力数据输入瞬时刚度模块时，将位移‑反馈力坐标平面划分为9个区域Ω₁～Ω₉其中，直线μ₁||μ₂，ν₁||ν₂，且μ₁⊥ν₁，b_h＝1，a_v＝b_h，b_v＝‑a_h；历史数据存储段Sf₁＝{M₁}；其中，d₀表示判断指标，表示初始刚度；(2)当第i组测量数据输入瞬时刚度，Sf＝Sf_i‑1∪M_i，计算同理根据i‑1步计算结果，将位移‑反馈力平面划分为9个区域Ω₁～Ω₉；(3)判断在位移‑反馈力坐标平面中区域；当μ₁≤r_h≤μ₂且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于区域Ω₁；Sf_i＝Sf，直接进入第(5)步；当μ₁≤r_h≤μ₂且r_v＞ν₂，M_i位于区域Ω₂；更新参数ν₂＝r_v，Sf_i＝Sf；进入第(5)步；当μ₁≤r_h≤μ₂且ν₁＜r_v，M_i位于区域Ω₃；更新参数ν₁＝r_v，Sf_i＝Sf；进入第(5)步；当r_h＜μ₁且r_v＞ν₂，M_i位于区域Ω₄；向后依次搜索Sf找到测量点M_j满足所有Sf中的测量点均在直线M_jM_i下侧；更新参数μ₂＝max(r_h{Sf})，(a_v,b_v)＝(b_h,‑a_h)，v₁＝min(r_v{Sf})，如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；当r_h＞μ₂和r_v＞ν₂，M_i位于区域Ω₅；向后依次搜索Sf找到测量点M_j满足所有Sf中的测量点均在直线M_jM_i上侧；更新参数μ₁＝min(r_h{Sf})，(a_v,b_v)＝(b_h,‑a_h)，ν₁＝min(r_v{Sf})，如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；当r_h＜μ₁且r_v＜ν₁，M_i位于区域Ω₆；向后依次搜索Sf找到测量点M_j满足所有Sf中的测量点均在直线M_jM_i上侧；更新参数μ₁＝min(r_h{Sf})，(a_v,b_v)＝(b_h,‑a_h)，ν₁＝min(r_v{Sf})，如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；当r_h＞μ₂且r_v＜ν₁，M_i位于区域Ω₇；向后依次搜索Sf找到测量点M_j满足所有Sf中的测量点均在直线M_jM_i下侧；更新参数μ₂＝max(r_h{Sf})，(a_v,b_v)＝(b_h,‑a_h)，ν₁＝min(r_v{Sf})，如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；当r_h＜μ₁且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于区域Ω₈；更新参数如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；当r_h＞μ₂且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于区域Ω₉；更新参数如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，进入第(5)步；否则，进入第(4)步；其中，d_h、d_v分别表示水平、垂直直线距离；(4)对切线刚度进行调整，保存最新测量数据Sf_i‑1＝{M_j,M_j+1…M_i‑1}，最新历史数据存储段Sf_i为：Sf_i＝{M_i‑n+1,M_i‑n+2…M_i}    (1b)其中表示上部取整，w₁为修正参数；采用权重最小二乘法计算最新切线刚度，假设测量位移和测量反馈力在第j(j＝i‑n+1)至i步保持线性，设价值函数为：其中，w₂为修正参数，c₀、c₁表示线性系数；当J(n)取极小值时，参数估计值为：其中修正离散切线向量：θ_i＝(1‑w₃)arctan(a_h/b_h)_i‑1+w₃arctan(k_LS)_i    (3a)(b_h,a_h)_i＝(cosθ_i,sinθ_i)    (3b)(5)估计试验子结构瞬时刚度。