基于描述函数法的典型结构非线性识别方法研究

发布时间：2021-07-24 23:15

　　目的为典型的结构非线性提供识别方法。方法基于动力学基本理论,对典型结构非线性系统在建模时,将非线性单元产生的非线性力作为位移或速度的函数加入到潜在的线性系统中,对不同激励量级的频响函数加以分析,通过描述函数法识别非线性单元的位置、类型和参数。结果通过Matlab编程进行仿真验证,使用描述函数法对非线性系统进行识别,成功对三种不同情况的非线性系统实现了非线性单元识别。结论描述函数法识别的非线性位置是准确的,类型是匹配的,参数准确度极高。 

【文章来源】：装备环境工程. 2019,16(05)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

符号二次刚度非线性的单自由度系统的频响函数和描述函数

·46·装备环境工程2019年5月2.2多自由度系统与单自由度系统相比，多自由度非线性系统的情况更为复杂。多自由度系统通常可以分为非线性单元仅在两个自由度之间（存在一种或多种）或多种非线性单元分别存在于不同自由度之间的情况。对于第一种情况，多自由度系统如图2所示，非线性仅位于自由度1和自由度2之间，此时自由度3和4之间没有非线性（34k不存在）。对于第二种情况，如图2表示（34k存在），此时两种非线性分别位于自由度1和2之间以及自由度3和4之间。多自由度线性系统的数值参数为：12345kkkkk1000N/m，12345ccccc5N·s/m，1m1kg,2m3kg,3m4kg,4m5kg图2含有非线性的多自由度系统通过Matlab使用滤波器法求得系统的时域强迫响应。仿真的输入是步进为0.05Hz的正弦信号，其频率范围为1~8Hz，输入的正弦信号中，混有Matlab生成的均值为0、标准差为输入信号最大幅值5%的正态分布的随机信号作为噪声。2.1.1多自由度系统非线性位于不同自由度之间此多自由度系统自由度1和自由度2之间的非线性单元为间隙-饱和特性。间隙-饱和是一种混合非线性，其在同一位置包含间隙和饱和两种非线性，其中间隙为0.01m，线性刚度为500N/m，饱和值为5N（饱和位移s=0.2m）。通过Matlab仿真，激励信号分别为10、0.1N。将激励为0.1N时的频响函数作为线性频响函数，可以得到该多自由度系统的频响函数如图3所示，计算得到的非线性指标如图4a所示。由此可知，非线?

生成的均值为0、标准差为输入信号最大幅值5%的正态分布的随机信号作为噪声。2.1.1多自由度系统非线性位于不同自由度之间此多自由度系统自由度1和自由度2之间的非线性单元为间隙-饱和特性。间隙-饱和是一种混合非线性，其在同一位置包含间隙和饱和两种非线性，其中间隙为0.01m，线性刚度为500N/m，饱和值为5N（饱和位移s=0.2m）。通过Matlab仿真，激励信号分别为10、0.1N。将激励为0.1N时的频响函数作为线性频响函数，可以得到该多自由度系统的频响函数如图3所示，计算得到的非线性指标如图4a所示。由此可知，非线性位于自由度1和2之间，得到不同响应位移下的描述函数如图4b所示。通过描述函数图形即可判断非线性类型为间隙-饱和，对该类型非线性描述函数图3间隙-饱和非线性的多自由度系统频响函数22112sinsin11ksassasvxxxxxx进行曲线拟合，可知参数：a=0.0099m，k=469.7N/m，s=0.0210m。由此可以看出，对于简单的多自由度非线性系统，描述函数法识别非线性单元的位置准确快速，类型正确，参数具有一定精度。图4间隙-饱和非线性的多自由度系统非线性指标和描述函数


本文编号：3301626