含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法、装置和介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法、装置和介质，测量方法包括确定动力学方程、动力学响应灵敏度方程和真实加速度响应；设定参数初始值，根据真实加速度响应和参数初始值，求解响应灵敏度方程，获取参数增量，执行多次迭代过程，更新系统参数，当迭代过程满足结束条件，返回所得到的参数等步骤。本发明专利技术在对滞回系统的系统进行测量的时候，在整体层面分析了含多种滞回构件的情况，为此可以一次性识别含Jenkins单元的滞回系统中的所有滞回构件的参数。本发明专利技术对测量时间和测量步长的要求较低，并且能够适应滞回系统中含有多个滞回构件、各滞回构件之间可能相互影响等情况。本发明专利技术广泛应用于计算机辅助技术领域。

【技术实现步骤摘要】
含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法、装置和介质
本专利技术涉及计算机辅助
，尤其是一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法、装置和介质。
技术介绍
在航空航天、机械、土木等领域，分析摩擦、螺栓联接和隔振等问题时，滞回、弹塑性和滑移等现象可以等效成含Jenkins单元的双线性滞回系统，含Jenkins单元的滞回系统包括至少一个滞回构件，每个滞回构件含有弹性单元和库伦摩擦单元，含Jenkins单元的双线性滞回系统具有滞回性质和能量耗散的特点。在摩擦、螺栓联接和隔振等器件的设计、生产和维护过程中，需要测量滞回系统中的弹性单元的刚度以及库伦摩擦单元的摩擦阈值等参数。一些现有的测量Jenkins单元的滞回系统参数的方法包括状态估计方法和准静态测量方法。状态估计方法将微分方程转化为离散状态方程，然后利用卡尔曼滤波进行状态估计，但是为了获得准确的参数识别结果，即需要离散状态方程尽可能的近似微分方程，获取数据时候往往需要很长的测量时间和较小的测量步长。准静态测量方法测量滞回系统在周期荷载下的位移响应，获得滞回力曲线，从滞回曲线中确定系统的参数，这种方法应用在单个的滞回构件下，有可能取得较好的参数识别效果。但是对于整个滞回系统下的滞回参数识别，由于滞回模块处于工作状态，并且受到系统其他成分的影响，很难获得较好的滞回力曲线。
技术实现思路
针对上述至少一个技术问题，本专利技术的目的在于提供一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法、装置和介质。一方面，本专利技术实施例包括一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法，所述滞回系统包括至少一个滞回构件，所述滞回构件包括并联的第一弹性元件和Jenkins单元，所述Jenkins单元包括串联的第二弹性元件和库伦摩擦元件，所述含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法包括以下步骤：确定所述滞回系统的动力学方程；所述动力学方程由所述滞回系统的质量、刚度、阻尼和荷载描述；确定所述滞回系统在所述荷载下的真实加速度响应；设定参数初始值；所述参数初始值包括所述第一弹性元件的刚度初始值、所述第二弹性元件的刚度初始值以及所述库伦摩擦元件的摩擦阈值初始值；确定所述滞回系统的灵敏度响应方程；根据所述真实加速度响应和参数初始值，执行多次迭代过程；在一次所述迭代过程中，根据所述动力学方程和灵敏度方程确定所述滞回系统的识别加速度响应和加速度响应灵敏度，根据所述加速度响应灵敏度确定参数增量，根据所述参数增量对参数初始值或者上一次所述迭代过程所得的参数进行更新；当所述迭代过程满足结束条件，返回所得到的参数。进一步地，根据所述动力学方程确定所述滞回系统的识别加速度响应和加速度响应灵敏度，包括：所述动力学方程为其中X为所述滞回系统的位置，是一个m×1的列向量，M为所述滞回系统的质量，K为所述滞回系统的刚度，C为所述滞回系统的阻尼，Fe为所述滞回系统所受到的荷载，T是个n×m的矩阵，n是滞回构件的数量，m是所述滞回系统的自由度。令U＝[u1,u2,...,un]，Y＝[y1,y2,...,yn]，uj为第j个所述滞回构件发生的位移，yj为第j个所述滞回构件的Jenkins单元中的弹性形变，即所述的第二弹性单元件的变形，P为要测量的所述滞回系统的参数，P＝[P1,P2,...,Pn]＝[{k1,k2,φ}1,{k1,k2,φ}2,..,{k1,k2,φ}n]，Pj＝{k1,k2,φ}j为第j个所述滞回构件的参数，k1j为为第j个所述滞回构件中的第一弹性元件的刚度，k2j为为第j个所述滞回构件中的第二弹性元件的刚度，φj为为第j个所述滞回构件中的库伦摩擦元件的摩擦阈值。函数具有如的表达式。其中g1j是描述第j个所述滞回构件的Jenkins单元中的弹性形变的函数。解算所述动力学方程获得所述识别加速度响应R(Pk)；在设定的约束条件下，解算由所述动力学方程确定的方程获得所述加速度响应灵敏度S(Pk)；k表示第k次迭代过程；进一步地，所述的第j个滞回构件约束条件为：H(·)表示单位阶跃函数。进一步地，所述根据所述加速度响应灵敏度确定参数增量，包括：通过公式ΔP＝[ST(Pk)S(Pk)+λI]-1ST(Pk)ΔR确定所述参数增量；其中，ΔP为所述参数增量，λ为正则化参数，I为单位矩阵，ΔR为加速度响应残差，所述加速度响应灵敏度通过确定。进一步地，所述正则化参数λ是通过L-curve曲线方法获得的。进一步地，所述根据所述参数增量对参数初始值或者上一次所述迭代过程所得的参数进行更新，包括：通过公式Pk+1＝Pk+ΔP对参数初始值或者上一次所述迭代过程所得的参数进行更新；其中，当k≥1，Pk+1为在第k+1次所述迭代过程中所得的所述参数，Pk为在第k次所述迭代过程中所得的所述参数，当k＝0，Pk为所述参数初始值。进一步地，所述迭代过程的结束条件为其中tol为预设的收敛精度。另一方面，本专利技术实施例还包括一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例所述方法。另一方面，本专利技术实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行实施例所述方法。本专利技术的有益效果是：本专利技术含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法在对滞回系统的系统进行测量的时候，在整体层面分析了含多种滞回构件的情况，为此可以一次性识别含Jenkins单元的滞回系统中的所有滞回构件的参数；由于测量过程中仅考虑加速度数据，数据获取方便、高效、快捷；可以直接测量系统的动力学响应，具有更加广泛的应用范围，具有鲁棒性强、识别精度高、效率高的特点；本专利技术可以应用在航空航天、机械、土木等领域，例如可以应用在摩擦、螺栓联接和隔振等器件的设计、生产和维护过程中，以解决对滞回、弹塑性和滑移等现象的观测问题，与现有技术相比，本专利技术对测量时间和测量步长的要求较低，并且能够适应滞回系统中含有多个滞回构件、各滞回构件之间可能相互影响等情况。附图说明图1为本专利技术的实施例中所要测量的滞回构件的结构示意图；图2为本专利技术的实施例中含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法的流程图；图3为本专利技术的实施例中示范含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法所使用的Jenkins单元双线性滞回系统结构示意图；图4为本专利技术的实施例中图3所示的滞回系统的位移响应示意图；图5为本专利技术的实施例中图3所示的滞回系统的加速度响应灵敏度随滞回参数变化的示意图；图6为本专利技术的实施例中图3所示的滞回系统的参数收敛曲线示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。本专利技术的实施例中，所要测量的含Je本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法，所述滞回系统包括至少一个滞回构件，所述滞回构件包括并联的第一弹性元件和Jenkins单元，所述Jenkins单元包括串联的第二弹性元件和库伦摩擦元件，其特征在于，所述含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法包括以下步骤：/n确定所述滞回系统的动力学方程；所述动力学方程由所述滞回系统的质量、刚度、阻尼和荷载描述；/n确定所述滞回系统在所述荷载下的真实加速度响应；/n设定参数初始值；所述参数初始值包括所述第一弹性元件的刚度初始值、所述第二弹性元件的刚度初始值以及所述库伦摩擦元件的摩擦阈值初始值；/n确定所述滞回系统的灵敏度响应方程；/n根据所述真实加速度响应和参数初始值，执行多次迭代过程；在一次所述迭代过程中，根据所述动力学方程和灵敏度响应方程确定所述滞回系统的识别加速度响应和加速度响应灵敏度，根据所述加速度响应灵敏度确定参数增量，根据所述参数增量对参数初始值或者上一次所述迭代过程所得的参数进行更新；/n当所述迭代过程满足结束条件，返回所得到的参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法，所述滞回系统包括至少一个滞回构件，所述滞回构件包括并联的第一弹性元件和Jenkins单元，所述Jenkins单元包括串联的第二弹性元件和库伦摩擦元件，其特征在于，所述含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法包括以下步骤：
确定所述滞回系统的动力学方程；所述动力学方程由所述滞回系统的质量、刚度、阻尼和荷载描述；
确定所述滞回系统在所述荷载下的真实加速度响应；
设定参数初始值；所述参数初始值包括所述第一弹性元件的刚度初始值、所述第二弹性元件的刚度初始值以及所述库伦摩擦元件的摩擦阈值初始值；
确定所述滞回系统的灵敏度响应方程；
根据所述真实加速度响应和参数初始值，执行多次迭代过程；在一次所述迭代过程中，根据所述动力学方程和灵敏度响应方程确定所述滞回系统的识别加速度响应和加速度响应灵敏度，根据所述加速度响应灵敏度确定参数增量，根据所述参数增量对参数初始值或者上一次所述迭代过程所得的参数进行更新；
当所述迭代过程满足结束条件，返回所得到的参数。


2.根据权利要求1所述的含Jenkins单元的滞回系统参数测量方法，其特征在于，所述动力学方程为其中X为所述滞回系统的位置，X是一个m×1的列向量，M为所述滞回系统的质量，K为所述滞回系统的刚度，C为所述滞回系统的阻尼，Fe为所述滞回系统所受到的荷载，T是个n×m的矩阵，n是滞回构件的数量，m是所述滞回系统的自由度；令U＝TX,U＝[u1,u2,...,un]，Y＝[y1,y2,...,yn]，uj为第j个所述滞回构件发生的位移，yj为第j个所述滞回构件的Jenkins单元中的弹性形变，即所述的第二弹性单元件的变形，P为要测量的所述滞回系统的参数，P＝[P1,P2,...,Pn]＝[{k1,k2,φ}1,{k1,k2,φ}2,..,{k1,k2,φ}n]，Pj＝{k1,k2,φ}j为第j个所述滞回构件的参数，k1j为为第j个所述滞回构件中的第一弹性元件的刚度，k2j为为第j个所述滞回构件中的第二弹性元件的刚度，φj为为第j个所述滞回构件中的库伦摩擦元件的摩擦阈值；所述函数具有如的表达式；其中g1j是描述第j个所述滞回构件的Jenkins单元中的弹性形变的函数。


3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕中荣，杨达豪，汪利，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44