[發(fā)明專利]一種含鉸柔性結構非線性特征的辨識方法

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• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110377965A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設計）人: 姜東;王桂倫;費慶國;董萼良;曹芝腑;張大海
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張婧

本發(fā)明公開了一種含鉸柔性結構非線性特征的辨識方法，包括如下步驟，對含鉸柔性結構進行動力學試驗，同時獲取結構位移響應x、速度響應v、加速度響應a和外激勵f；根據(jù)公式F＝f?ma，計算結構的恢復力F，其中m為含鉸柔性結構的質量；利用獲得的三維數(shù)據(jù){x，v，F(xiàn)}，作出恢復力F關于位移響應x和速度響應v的三維點集；采用自然鄰域插值法對三維點集{x，v，F(xiàn)}進行插值并作出三維恢復力曲面；當速度為零時，提取位移與恢復力關系曲線，通過曲線擬合確定阻尼模型；當位移為零時，提取速度與恢復力關系曲線，通過曲線擬合確定剛度模型。本發(fā)明可準確識別含鉸結構的復雜非線性模型，辨識結果可靠性高。

技術領域

本發(fā)明涉及，尤其涉及一種含鉸柔性結構非線性特征的辨識方法。

背景技術

隨著航天科技的發(fā)展，航天結構趨于大型化、柔性化和高精度化。由于運載技術的限制和大折展比的要求，航天器結構往往含有大量的鉸鏈，例如太陽能帆板、伸展臂等結構的各部件間采用鉸鏈連接的方式來實現(xiàn)折疊和展開功能。由于鉸鏈結構中存在間隙，在外界激勵下，結構產生碰撞和摩擦等非線性現(xiàn)象，導致結構表現(xiàn)出較強的非線性特性，影響結構和相關儀器的正常工作。

現(xiàn)有的技術，需要提前假設含鉸結構的非線性特征模型，由此得到的辨識結果與實際情況不符，同時在實際的應用中存在局限性。

因此，亟待解決上述問題。

發(fā)明內容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供可解決在已知結構外激勵和動響應的情況下無法準確辨識結構非線性特征的難題的一種含鉸柔性結構非線性特征的辨識方法。

技術方案：為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明公開了一種含鉸柔性結構非線性特征的辨識方法，包括如下步驟：

(1)對含鉸柔性結構進行動力學試驗，同時獲取結構位移響應x、速度響應v、加速度響應a和外激勵f；

(2)根據(jù)公式F＝f-ma，計算結構的恢復力F，其中m為含鉸柔性結構的質量；

(3)利用步驟(1)和(2)所獲得的三維數(shù)據(jù){x，v，F(xiàn)}，作出恢復力F關于位移響應x和速度響應v的三維點集；

(4)采用自然鄰域插值法對三維點集{x，v，F(xiàn)}進行插值并作出三維恢復力曲面；

(5)當速度為零時，提取位移與恢復力關系曲線，通過曲線擬合確定阻尼模型；當位移為零時，提取速度與恢復力關系曲線，通過曲線擬合確定剛度模型。

其中，所述步驟(3)中x、v、F中的元素個數(shù)相同，且一一對應，即為同一時間點下含鉸柔性結構的位移、速度和恢復力數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述步驟(3)中三維點集{x，v，F(xiàn)}在速度和位移坐標系內均勻分布。

再者，所述步驟(4)中采用自然鄰域插值法作出三維恢復力曲面包括如下步驟：

(1)給定位移x和速度v的插值區(qū)間和步長，得到插值點；

(2)采用meshgrid函數(shù)得到插值點的位移x和速度v坐標；

(3)利用樣本點的三維數(shù)據(jù)和插值點坐標，采用griddata函數(shù)中自然鄰域插值法獲得插值點的恢復力z坐標；

(4)利用mesh函數(shù)作出恢復力三維網(wǎng)格圖。

進一步，所述步驟(1)中結構位移響應x通過激光位移計測得，速度響應v通過位移響應x微分得到，加速度響應a通過加速度計測得。

再者，所述步驟(1)中結構位移響應x通過激光位移計測得，速度響應v通過加速度響應a積分得到，加速度響應a通過加速度計測得。