[發明專利]非線性機械結構的載荷識別方法及載荷識別設備

有效

• 申請號: 201710504061.5
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107480097B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 劉杰;李兵;張翔;李蒙
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/11
• 分類號: G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 北京前審知識產權代理有限公司 11760
• 代理人: 陳姍姍

1.一種基于狀態空間模型的非線性機械結構的載荷識別方法，其特征在于，所述載荷識別方法包括如下步驟：

S100、利用可測量的激勵力對非線性機械結構進行振動測試，并測量非線性機械結構的非線性位置處的第一振動響應信號，可測量的激勵力的作用點與待識別動載荷的作用點一致；

S200、根據非線性機械結構的非線性類別，結合所述第一振動響應信號計算得到對應的非線性描述函數；

S300、基于非線性機械結構的狀態空間模型，得到非線性機械結構的載荷識別控制方程，利用子空間方法計算非線性機械結構載荷識別的傳遞矩陣；

S400、測量動載荷作用下非線性機械結構的第二振動響應信號，利用吉洪諾夫正則化方法求解載荷識別控制方程，實現非線性機械結構的載荷識別。

2.根據權利要求1所述的基于狀態空間模型的非線性機械結構的載荷識別方法，其特征在于，步驟S200中，非線性描述函數g(t)與表示非線性強度的非線性系數μ一起構成了非線性力f_nl(t)，非線性力f_nl(t)的表達式為f_nl(t)＝μg(t)。

3.根據權利要求1所述的基于狀態空間模型的非線性機械結構的載荷識別方法，其特征在于，步驟S300包括：

S301、基于非線性機械結構的狀態空間模型，獲得狀態空間模型的輸入向量和輸出向量；

S302、利用隨機-確定性子空間方法計算非線性機械結構的狀態空間模型的系數矩陣；

S303、組裝非線性機械結構載荷識別控制方程的傳遞矩陣。

4.根據權利要求3所述的基于狀態空間模型的非線性機械結構的載荷識別方法，其特征在于，步驟S301中，非線性機械結構的狀態空間模型為：

z((k+1)T_s)＝A_dz(kT_s)+B_du(kT_s)

y(kT_s)＝C_dz(kT_s)+D_du(kT_s)

上式中，T_s為采樣間隔；z(kT_s)為kT_s時刻的非線性機械結構的狀態向量，所述狀態向量包括非線性機械結構的位移向量和速度向量；

u(kT_s)＝[f₁(kT_s) … f_q(kT_s) -g₁(kT_s) … -g_p(kT_s)]為非線性機械結構的狀態空間模型的輸入向量，所述輸入向量包括非線性機械結構的激勵力和非線性描述函數，q表示激勵力的數量，p表示非線性因素的數量；y(kT_s)為非線性機械結構的狀態空間模型的輸出向量，所述輸出向量為測量的非線性機械結構的響應；A_d、B_d、C_d和D_d為非線性機械結構狀態空間模型的系數矩陣，其數值由非線性機械結構的特性決定，不受載荷類型以及大小變化的影響。

5.根據權利要求4所述的基于狀態空間模型的非線性機械結構的載荷識別方法，其特征在于，步驟302中，基于獲得的狀態空間模型的輸入向量、輸出向量，利用隨機-確定性子空間方法估計得到非線性機械結構狀態空間模型的系數矩陣，估計得到的非線性機械結構狀態空間模型的系數矩陣與非線性機械結構真實的系數矩陣之間存在以下關系：上標∧表示通過子空間方法估計的矩陣，矩陣P為非奇異相似變換矩陣。