气动元件流量特性参数辨识新方法研究
发布时间：2021-11-05 19:55
气动元件流量特性的测试是气动传动的基础,必须准确测量气动元件的流量特性参数。作为测量气动元件流量特性参数国际标准ISO6358法的替代方法,等温容器测试法及由ISO/DIS6358-3界定的测试步骤和辨识算法有着更为简便、节能和高效等优点。但是这种可替代的方法还需要在测试精度、测试适用范围和辨识算法上进行深入地研究。另外作为测量仪器,其内部的工作机理,即等温容器放气过程中内部的温度、压力和多变指数等动态特性也要进一步地研究。具体来讲,本文所开展的研究内容及获得的主要结论如下:（1）对ISO/DIS6358-3法所界定的辨识算法进行分析和改进。分别分析了等温假设误差、压力值采样值误差和压力微分噪声对ISO/DIS6358-3辨识算法的影响。综合以上误差分析,提出基于一阶中心差分法计算压力微分值的最小二乘辨识算法,并给出基于误差分析的最优计算步长。这种改进的算法提高了等温容器放气测试法的辨识精度。针对辨识过程中有多峰值问题,提出了用遗传算法来辨识流量特性参数,并作为其它算法的验证和补偿。（2）提出了基于多变指数变化规律的可进行温度补偿的算法。应用停止法测定了等温容器放气过程中多变指数变化的...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景、意义和课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 气动元件流量特性参数测试方法
1.2.1 元件流量特性及其表征参数
1.2.2 流量特性参数测试方法
1.3 等温容器放气测试法的研究现状
1.3.1 等温容器放气过程等温性能的研究
1.3.2 等温容器放气法辨识算法
1.4 论文主要研究内容
第二章 等温容器放气测试法原理
2.1 引言
2.2 等温容器放气测试法实验系统
2.2.1 等温容器试验硬件平台
2.2.2 等温容器试验测试软件
2.2.3 等温容器试验系统的测试精度
2.3 等温容器测试法的数学原理
2.4 等温容器内部换热机理
2.4.1 等温容器内部换热模型
2.4.2 等温容器内部换热换热状态的仿真
2.5 本章小结
第三章 等温容器测试辨识算法的分析与改进
3.1 引言
3.2 ISO/DIS 6358 -3 算法的误差分析
3.2.1 等温假设造成的影响
3.2.2 压力值采样值误差对算法的影响
3.2.3 压力微分噪声对辨识的影响
3.2.4 质量流量误差与参数辨识误差的关系
3.3 Cbm 方法
3.3.1 压力微分噪声抑制措施
3.3.2 Cbm 参数辨识算法原理
3.3.3 利用Cbm 算法对气动阀流量参数进行辨识
3.4 流量参数辨识的遗传算法
3.4.1 无约束最小二乘法的局部最优值
3.4.2 遗传算法的辨识原理
3.4.3 实验与讨论
3.5 本章小结
第四章 基于多变指数变化规律的温度补偿
4.1 引言
4.2 等温容器放气过程的动态规律
4.2.1 等温假设下容器放气过程压力变化的指数规律
4.2.2 等熵假设下放气过程中压力变化与绝热指数的关系
4.2.3 等温容器放气过程中压力变化与多变指数的关系
4.3 等温容器放气过程的多变指数动态规律
4.3.1 多变指数的测试及其规律的研究
4.3.2 基于多变指数变化规律辨识算法原理
4.4 实验及讨论
4.5 本章小结
第五章 双等温容器测试法
5.1 引言
5.2 单等温容器放气法测试内部先导阀
5.2.1 单等温容器测试气动元件流量参数的局限性
5.2.2 Cbm 算法与bm 算法的辨识结果比较
5.3 双等温容器放气法测试内部先导阀
5.3.1 双容器放气法测试系统
5.3.2 双容器放气法测试结果分析
5.4 本章小结
第六章 气动元件流量特性公式的非线性强度及模型参数不确定性分析
6.1 引言
6.2 ISO6358 试验系统
6.2.1 ISO6358 试验测试硬件系统
6.2.2 ISO6358 测试软件及实验步骤
6.2.3 ISO6358 实验测量系统的精度
6.3 参数测值的统计分析
6.4 流量特性公式非线性强度分析
6.4.1 标准化的流量特性公式非线性模型
6.4.2 立体阵及其运算
6.4.3 非线性强度固有曲率指标ГN 和参数曲率指标ГT 的计算
6.4.4 非线性模型可线性近似的容许曲率的计算
6.5 流量特性曲线参数辨识的置信区间
6.5.1 基于线性近似的流量特性参数置信域
6.5.2 基于截面t 图的流量特性参数置信域
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究内容总结
7.2 论文创新点
7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表与录用论文
上海交通大学博士学位论文答辩决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代气动技术理论与实践 第九讲:等温容器[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2008(04)
[2]现代气动技术理论与实践 第八讲:气动伺服控制[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2008(03)
[3]EFFECTS OF POLYTROPIC EXPONENT ON DATA PROCESSING METHODS USED IN CONSTANT VOLUME DISCHARGE[J]. YANG Lihong School of Mechanical Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China LIU Chengliang School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China ZHA Xuanfang University of Maryland,MD 20742,USA. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2008(01)
[4]等温容器的换热模型建立及分析[J]. 叶骞,孟国香,谢文华. 液压与气动. 2007(01)
[5]等温容器建模仿真及试验研究[J]. 叶骞,刘成良,谢文华,冯正进. 中国机械工程. 2005(21)
[6]等温容器放气法测定气动电磁阀流量特性的研究[J]. 杨丽红,叶骞,刘成良. 机械科学与技术. 2005(10)
[7]量纲分析法在等温容器建模中的应用[J]. 叶骞. 上海交通大学学报. 2005(09)
[8]气动系统充放气过程中气体状态多变指数的简化与确定[J]. 金英子,朱祖超,杨庆俊,王祖温. 机械工程学报. 2005(06)
[9]气动元件合成流量特性的相关研究[J]. 滕燕,孟国香,张护平,小根山尚武. 液压与气动. 2004(12)
[10]基于LabVIEW下等温容器性能确定的实验研究[J]. 徐克哨,刘成良,叶骞,杨丽红,贡亮. 液压与气动. 2004(07)
博士论文
[1]容器放气过程的数值模拟及热力学模型研究[D]. 杨丽红.上海交通大学 2007
本文编号：3478413
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：106 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景、意义和课题来源
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.1.3 课题来源
1.2 气动元件流量特性参数测试方法
1.2.1 元件流量特性及其表征参数
1.2.2 流量特性参数测试方法
1.3 等温容器放气测试法的研究现状
1.3.1 等温容器放气过程等温性能的研究
1.3.2 等温容器放气法辨识算法
1.4 论文主要研究内容
第二章 等温容器放气测试法原理
2.1 引言
2.2 等温容器放气测试法实验系统
2.2.1 等温容器试验硬件平台
2.2.2 等温容器试验测试软件
2.2.3 等温容器试验系统的测试精度
2.3 等温容器测试法的数学原理
2.4 等温容器内部换热机理
2.4.1 等温容器内部换热模型
2.4.2 等温容器内部换热换热状态的仿真
2.5 本章小结
第三章 等温容器测试辨识算法的分析与改进
3.1 引言
3.2 ISO/DIS 6358 -3 算法的误差分析
3.2.1 等温假设造成的影响
3.2.2 压力值采样值误差对算法的影响
3.2.3 压力微分噪声对辨识的影响
3.2.4 质量流量误差与参数辨识误差的关系
3.3 Cbm 方法
3.3.1 压力微分噪声抑制措施
3.3.2 Cbm 参数辨识算法原理
3.3.3 利用Cbm 算法对气动阀流量参数进行辨识
3.4 流量参数辨识的遗传算法
3.4.1 无约束最小二乘法的局部最优值
3.4.2 遗传算法的辨识原理
3.4.3 实验与讨论
3.5 本章小结
第四章 基于多变指数变化规律的温度补偿
4.1 引言
4.2 等温容器放气过程的动态规律
4.2.1 等温假设下容器放气过程压力变化的指数规律
4.2.2 等熵假设下放气过程中压力变化与绝热指数的关系
4.2.3 等温容器放气过程中压力变化与多变指数的关系
4.3 等温容器放气过程的多变指数动态规律
4.3.1 多变指数的测试及其规律的研究
4.3.2 基于多变指数变化规律辨识算法原理
4.4 实验及讨论
4.5 本章小结
第五章 双等温容器测试法
5.1 引言
5.2 单等温容器放气法测试内部先导阀
5.2.1 单等温容器测试气动元件流量参数的局限性
5.2.2 Cbm 算法与bm 算法的辨识结果比较
5.3 双等温容器放气法测试内部先导阀
5.3.1 双容器放气法测试系统
5.3.2 双容器放气法测试结果分析
5.4 本章小结
第六章 气动元件流量特性公式的非线性强度及模型参数不确定性分析
6.1 引言
6.2 ISO6358 试验系统
6.2.1 ISO6358 试验测试硬件系统
6.2.2 ISO6358 测试软件及实验步骤
6.2.3 ISO6358 实验测量系统的精度
6.3 参数测值的统计分析
6.4 流量特性公式非线性强度分析
6.4.1 标准化的流量特性公式非线性模型
6.4.2 立体阵及其运算
6.4.3 非线性强度固有曲率指标ГN 和参数曲率指标ГT 的计算
6.4.4 非线性模型可线性近似的容许曲率的计算
6.5 流量特性曲线参数辨识的置信区间
6.5.1 基于线性近似的流量特性参数置信域
6.5.2 基于截面t 图的流量特性参数置信域
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 研究内容总结
7.2 论文创新点
7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表与录用论文
上海交通大学博士学位论文答辩决议书
【参考文献】：
期刊论文
[1]现代气动技术理论与实践 第九讲:等温容器[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2008(04)
[2]现代气动技术理论与实践 第八讲:气动伺服控制[J]. 蔡茂林. 液压气动与密封. 2008(03)
[3]EFFECTS OF POLYTROPIC EXPONENT ON DATA PROCESSING METHODS USED IN CONSTANT VOLUME DISCHARGE[J]. YANG Lihong School of Mechanical Engineering,University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093,China LIU Chengliang School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China ZHA Xuanfang University of Maryland,MD 20742,USA. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2008(01)
[4]等温容器的换热模型建立及分析[J]. 叶骞,孟国香,谢文华. 液压与气动. 2007(01)
[5]等温容器建模仿真及试验研究[J]. 叶骞,刘成良,谢文华,冯正进. 中国机械工程. 2005(21)
[6]等温容器放气法测定气动电磁阀流量特性的研究[J]. 杨丽红,叶骞,刘成良. 机械科学与技术. 2005(10)
[7]量纲分析法在等温容器建模中的应用[J]. 叶骞. 上海交通大学学报. 2005(09)
[8]气动系统充放气过程中气体状态多变指数的简化与确定[J]. 金英子,朱祖超,杨庆俊,王祖温. 机械工程学报. 2005(06)
[9]气动元件合成流量特性的相关研究[J]. 滕燕,孟国香,张护平,小根山尚武. 液压与气动. 2004(12)
[10]基于LabVIEW下等温容器性能确定的实验研究[J]. 徐克哨,刘成良,叶骞,杨丽红,贡亮. 液压与气动. 2004(07)
博士论文
[1]容器放气过程的数值模拟及热力学模型研究[D]. 杨丽红.上海交通大学 2007
本文编号：3478413
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