[發明專利]基于離散切線剛度估計的實時混合模擬試驗反饋力修正方法

有效

• 申請號: 201710472279.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107356523B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 郭彤;黃亮;陳夢暉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N19/00
• 分類號: G01N19/00;G01M13/00;G01N3/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉

1.一種基于離散切線剛度估計的實時混合模擬試驗反饋力修正方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步，對試驗子結構進行正弦波位移追蹤試驗，確定其初始剛度，測量位移噪聲和測量反饋力噪聲分布；

第二步，確定離散剛度估計算法參數；包括修正參數；歷史數據存儲容量；瞬時剛度更新頻率；瞬時剛度估計閥值；

第三步，在實時混合模擬試驗中插入瞬時剛度估計模塊，并向其同步輸入測量位移與測量反饋力；所述瞬時剛度估計模塊采用離散切線估計算法同步計算試驗子結構的瞬時剛度；

第四步，根據每一步所估計的試驗子結構瞬時剛度，修正測量反饋力；

其中，所述離散切線估計算法如下：

(1)當第1組測量位移和測量反饋力數據輸入瞬時剛度模塊時，將位移-反饋力坐標平面劃分為9個區域Ω₁～Ω₉其中，直線μ₁||μ₂，ν₁||ν₂，且μ₁⊥ν₁，b_h＝1，a_v＝b_h，b_v＝-a_h；歷史數據存儲段Sf₁＝{M₁}；其中，d₀表示判斷指標，表示初始剛度；

(2)當第i組測量數據輸入瞬時剛度，Sf＝Sf_i-1∪M_i，計算同理根據i-1步計算結果，將位移-反饋力平面劃分為9個區域Ω₁～Ω₉；

(3)判斷在位移-反饋力坐標平面中區域；

當μ₁≤r_h≤μ₂且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于區域Ω₁；Sf_i＝Sf，直接進入第(5)步；

當μ₁≤r_h≤μ₂且r_v＞ν₂，M_i位于區域Ω₂；更新參數ν₂＝r_v，Sf_i＝Sf；進入第(5)步；

當μ₁≤r_h≤μ₂且ν₁＜r_v，M_i位于區域Ω₃；更新參數ν₁＝r_v，Sf_i＝Sf；進入第(5)步；

當r_h＜μ₁且r_v＞ν₂，M_i位于區域Ω₄；向后依次搜索Sf找到測量點M_j滿足所有Sf中的測量點均在直線M_jM_i下側；更新參數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，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

當r_h＞μ₂和r_v＞ν₂，M_i位于區域Ω₅；向后依次搜索Sf找到測量點M_j滿足所有Sf中的測量點均在直線M_jM_i上側；更新參數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，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

當r_h＜μ₁且r_v＜ν₁，M_i位于區域Ω₆；向后依次搜索Sf找到測量點M_j滿足所有Sf中的測量點均在直線M_jM_i上側；更新參數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，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

當r_h＞μ₂且r_v＜ν₁，M_i位于區域Ω₇；向后依次搜索Sf找到測量點M_j滿足所有Sf中的測量點均在直線M_jM_i下側；更新參數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，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

當r_h＜μ₁且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于區域Ω₈；更新參數如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

當r_h＞μ₂且ν₁≤r_v≤ν₂，M_i位于區域Ω₉；更新參數如果d_h≤d₀；Sf_i＝Sf，進入第(5)步；否則，進入第(4)步；

其中，d_h、d_v分別表示水平、垂直直線距離；

(4)對切線剛度進行調整，保存最新測量數據Sf_i-1＝{M_j,M_j+1…M_i-1}，最新歷史數據存儲段Sf_i為：

Sf_i＝{M_i-n+1,M_i-n+2…M_i} (1b)

其中表示上部取整，w₁為修正參數；

采用權重最小二乘法計算最新切線剛度，假設測量位移和測量反饋力在第j(j＝i-n+1)至i步保持線性，設價值函數為：

其中，w₂為修正參數，c₀、c₁表示線性系數；

當J(n)取極小值時，參數估計值為：

其中

修正離散切線向量：

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)估計試驗子結構瞬時剛度

。