[发明专利]一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法

权利要求书

1.一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对非线性结构进行步进正弦扫频实验，得到不同外激励下的非线性系统幅频响应曲线，并提取不同外激励工况实验下幅频响应曲线的共振频率和共振幅值；

步骤2：搭建非线性结构的仿真模型并进行动力学分析，且激励力幅值和扫频范围的设置与步进正弦扫频实验相同；

步骤3：构建目标函数，表征非线性模型信息；

步骤4：选择优化算法计算对应的目标函数值，当目标函数值最小时对应着优化算法的全局最优解即为非线性结构中各个环节的间隙值。

2.如权利要求1所述的一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，所述步骤3中，采用共振频率或者共振频率与共振幅值组合的方式来构建目标函数。

3.如权利要求2所述的一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，当采用共振频率来构建目标函数时，表达式为：

式中，N为外激励工况数；{B}为待辨识间隙变量；ω_iE为不同外激励下实验获取的共振频率；ω_iA为不同外激励下仿真获取的共振频率。

4.如权利要求2所述的一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，当采用共振频率与共振幅值组合的方式来构建目标函数时，表达式为，

式中，A_iE为不同外激励下实验获取的共振频率；A_iA为不同外激励下仿真获取的共振幅值；α₁、α₂均为加权系数，用于保证共振频率项的误差与共振幅值项的误差在相同量级。

5.如权利要求1所述的一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，所述步骤4中，将优化算法与非线性结构仿真模型相结合，通过设置优化算法的初始参数，将随机生成的间隙值代入非线性结构仿真模型中进行动力学分析，并计算对应的目标函数值。

6.如权利要求1所述的一种基于模型修正思想的非线性结构多环节间隙值辨识方法，其特征在于，步骤4中，采用水循环优化算法计算对应的目标函数值。

7.利用权利要求1～6任一所述方法对多环节间隙的电动舵机系统进行非线性参数辨识的方法，其特征在于：步骤1中在不同的外力矩幅值工况下，对电动舵机系统进行步进正弦扫频实验，外激励幅值工况为1350N·mm、2700N·mm、4050N·mm、5400N·mm和6750N·mm，扫频范围为100～200Hz，扫频步长为0.1Hz，得到不同外力矩下电动舵机系统的共振频率和共振幅值。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于：步骤2中搭建电动舵机系统机电耦合模型，分别在滚珠丝杠-轴承模型和拨叉副-轴套模型中添加间隙环节，仿真工况设置为给定电动舵机系统零位保持的控制指令条件，同时在舵面上施加步进正弦扫频信号，且信号的扫频范围、扫频步长，幅值大小均与实验设置相同。