重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法技术

本发明专利技术提出一种重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法，通过实验数据辨识参数，使得辨识出的参数更符合实际情况，并依据不同的非线性力在不同频率下的特性的不同，通过优化算法得出最优辨识参数，使得可以精确建立惯容器的非线性模型，得知惯容器中有效惯质系数的大小，精确辨识出惯容器的实际输出力，为后面的主动控制奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法
本专利技术涉及减振和车辆悬架
，特别是涉及一种重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法。
技术介绍
在车辆的重要总成系统中，悬架是不可替代的一部分，起到支撑车身、传递受力和衰减振动的重要作用，与车辆平顺性、操纵稳定性和行驶安全性息息相关。在车辆悬架的发展脉络中，传统悬架的基本结构框架均是“弹簧-阻尼器”二元件并联。为了提高这种二元件并联悬架结构的隔振性能，海内外作了许多研究工作，但都不具备很较好的工程应用价值。可见，目前车辆悬架采用的“弹簧-阻尼器”并联结构已经成为提升悬架综合性能的瓶颈。同时，随着汽车制造技术不断地发展和完善，人们不但要求客车要拥有较高的乘坐舒适性，同时也希望主要用于运输的重型车也能有较好的减振性能。一方面，随着网络购物行业兴起而兴起的物流行业需要运输大量易碎物品，另一方面国内主要在售重型车的主要减振装置仍然为钢板弹簧。钢板弹簧是一种最为简单的减振装置，虽其结构简单，工作可靠，成本低廉，维修方便，但钢板弹簧只能用于非独立悬架，重量重，刚度大，舒适性差，远远不能满足当前物流运输易碎品或精密品的要求。2003年，剑桥大学学者SIMTH提出了惯容器的思想。随着惯容器的出现和“惯容器-弹簧-阻尼器”新型机械隔振网络的形成，车辆ISD悬架得以问世。这种新型悬架结构打破了以往悬架框架的束缚，较传统悬架具有更优越的隔振性能和更广阔的提升空间，大大拓宽了车辆悬架研究领域。一时间，ISD悬架成为国内外广大学者的研究热点。然而，在惯容器实际模型中存在着大量非线性因素，由于测量困难，无特定规律，对惯容器非线性的研究一直难以深入。因为非线性因素的存在，惯容器实验数据与仿真数据之间始终存在着差距。而重型车用惯容器所需惯质系数较大，不可避免的造成了非线性因素的同时增大。若不能够很好的将非线性因素识别出来，所设计的悬架系统的性能可能会有所恶化。若能将惯容器非线性辨识出来，可以大大提升仿真模型的精确度，减小仿真模型与实际模型之间的差距，进一步推进惯容器的发展。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了重型车用惯容器非线性惯性力辨识方法，通过辨识重型车用惯容器的非线性力，达到精确建立惯容器模型，准确控制惯容器输出力的目的。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立液电式惯容器的非线性模型T，其数学表达式为：其中，F为惯性力，be为等效惯质系数，ke为等效刚度，ce为等效阻尼，x1为液电式惯容器下端点位移，为液电式惯容器下端点位移的微分，为液电式惯容器下端点位移的二阶微分，sgn表示符号函数，f为非线性摩擦力幅值；步骤2：进行液电式惯容器非线性参数辨识，其包括步骤2.1：对液电式惯容器进行性能实验，采集N组不同振动频率下实验得到的位移信号A′和惯性力信号B′，其中N＝23，同一振动频率下的信号记为矩阵Zx，Zx＝(A′x，B′x)，A′x＝(A′1，A′2，…，A′i)，B′x＝(B′1，B′2，…，B′i)，i＝1，2，3，……，n，x＝1，2，……，23；步骤2.2：获取非线性摩擦力的幅值f；步骤2.3：将23组不同振动频率下的信号矩阵Zx＝(A′，B′)分别输入非线性模型T中，求解得到23组非线性辨识参数，记为Wx＝(cex，kex，bex)，其中Wx表示为第x组振动频率下所求解得到的非线性辨识参数的矩阵，cex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效阻尼，表示为第x组振动频率下所求解得到的等效刚度，bex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效惯质系数；步骤3：根据模糊层次分析法对所得的23组非线性辨识参数进行归类优化，选取一组最优非线性辨识参数矩阵其中表示为最优非线性辨识参数矩阵，表示为最优等效阻尼，表示为最优等效刚度，表示为最优等效惯质系数，其中归类优化进一步包括步骤3.1：将23组非线性辨识参数中的等效阻尼ce、等效刚度ke和等效惯质系数be分别按振动频率从小到大依次排列，ce＝(ce1，…ceq，…，cep，…ce23)，ke＝(ke1，…keq，…，kep，…ke23)，be＝(be1，…beq，…，bep，…be23)；分别将ce＝(ce1，…ceq，…，cep，…ce23)，ke＝(ke1，…keq，…，kep，…ke23)，be＝(be1，…beq，…，bep，…be23)的元素两两之间相互比较，用rqp表示参数ceq与cep或参数keq与kep或参数beq与bep之间的重要程度差异，rqp越大，参数ceq比cep或参数keq比kep或参数beq比bep越重要，q＝(1，2，……，23)，p＝(1，2，……，23)；步骤3.2：用0.1～0.9作为重要程度差异rqp的标度，将参数ceq与cep或参数keq与kep或参数beq与bep之间的重要程度差异进行标度；步骤3.3：根据重要程度差异rqp分别建立用等效阻尼ce、等效刚度ke和等效惯质系数be的模糊判断矩阵，分别用Rc、Rk和Rb表示，得步骤3.4：将x＝23带入权重判断公式中，得到分别求得等效阻尼ce、等效刚度ke和等效惯质系数be分别在23组不同振动频率下的权重Qq，并对模糊判断矩阵Rc、Rk和Rb进行一致性检验，若不通过返回重新进行标度，直到通过一致性；步骤3.5：分别根据式子求得等效阻尼ce、等效刚度ke和等效惯质系数be的最优解，记为步骤4：将最优非线性辨识参数矩阵非线性模型T中，仿真得到惯性力信号B″，B″＝(B1，B2，…，Bi)，i＝1，2，3，……，n，在同一振动频率下求B″与B′的方差χ，当χ≤δ时，δ为任意小数，承认最优非线性辨识参数矩阵否则返回步骤3.2重新进行标度。进一步地，其中步骤2.2具体包括：将三角波作为液电式惯容器实验中的输入信号，采集得到液电式惯容器在0.1Hz振动时的惯性力信号，采用极大似然法对实验数据进行处理，得到非线性摩擦力的幅值f＝0.5KN。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术通过实验数据辨识参数，使得辨识出的参数更符合实际情况，并依据不同的非线性力在不同频率下的特性的不同，通过优化算法得出最优辨识参数，更具有科学依据，辨识出的结果也更为精准。也使得可以精确建立惯容器的非线性模型，得知惯容器中有效惯质系数的大小，精确辨识出惯容器的实际输出力，为后面的主动控制奠定了基础。2.由机械学知识可知，非线性摩擦力Ff一般压力不变的情况下，大小不变，方向和相对运动方向相反，由于非线性摩擦力Ff是不连续的，难以通过线性化求解，本方法通过先辨识出非线性摩擦力，使得模型中的非线性摩擦力为一个常数，能够有效避免因非线性摩擦力带来的求解出错的问题，提高计算能力。3.在低频振动下，由于速度较慢，非线性阻尼力不明显，加速度也较小，惯性力也不明显，此时非线性摩擦力占主要部分。而在高频振动下，非线性阻尼力和非线性惯性力都会显著增大，而非线性摩擦力几乎不变，此时的惯容器两端的力主要成分为惯性力以及非线性阻尼。根据这一特性，分别单独考虑低频和高频振动下的输出力，避免了在低频振动下阻尼力对非线性摩擦力辨识的影响。通过模糊层次分析法对所得的x组非线性辨识参数进行归类优化，选取一组最优非线性辨识参本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立液电式惯容器的非线性模型T，其数学表达式为：

【技术特征摘要】
1.一种重型车用液电式惯容器非线性惯性力辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：建立液电式惯容器的非线性模型T，其数学表达式为：其中，F为惯性力，be为等效惯质系数，ke为等效刚度，ce为等效阻尼，x1为液电式惯容器下端点位移，为液电式惯容器下端点位移的微分，为液电式惯容器下端点位移的二阶微分，sgn表示符号函数，f为非线性摩擦力幅值；步骤2：进行液电式惯容器非线性参数辨识，其包括步骤2.1：对液电式惯容器进行性能实验，采集N组不同振动频率下实验得到的位移信号A′和惯性力信号B′，其中N＝23，同一振动频率下的信号记为矩阵Zx，Zx＝(A′x，B′x)，A′x＝(A′1，A′2，…，A′i)，B′x＝(B′1，B′2，…，B′i)，i＝1，2，3，……，n，x＝1，2，……，23；步骤2.2：获取非线性摩擦力的幅值f；步骤2.3：将23组不同振动频率下的信号矩阵Zx＝(A′，B′)分别输入非线性模型T中，求解得到23组非线性辨识参数，记为Wx＝(cex，kex，bex)，其中Wx表示为第x组振动频率下所求解得到的非线性辨识参数的矩阵，cex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效阻尼，表示为第x组振动频率下所求解得到的等效刚度，bex表示为第x组振动频率下所求解得到的等效惯质系数；步骤3：根据模糊层次分析法对所得的23组非线性辨识参数进行归类优化，选取一组最优非线性辨识参数矩阵其中表示为最优非线性辨识参数矩阵，表示为最优等效阻尼，表示为最优等效刚度，表示为最优等效惯质系数，其中归类优化进一步包括步骤3.1：将23组非线性辨识参数中的等效阻尼ce、等效刚度ke和等效惯质系数be分别按振动频率从小到大依次排列，ce＝(ce1，…ceq，…，cep，…ce23)，ke＝(ke1，…keq，…，kep，…ke23)，be＝(be1，…b...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓峰，杨艺，刘雁玲，刘昌宁，沈钰杰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32