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基于键合图的模型修正方法研究

张迁  
【摘要】:模型修正即系统辨识建模,它是因为理论建模和实验建模的缺点而产生并发展起来的,它能使理论建模和实验建模相互结合、优势互补,从而有效地提高建模精度。 目前所有的模型修正方法都是基于运动微分方程的,本文将这类方法统称为一般模型修正方法,目前这类方法面临的主要问题是难以修正非机械系统和多能域耦合系统的模型,而在当今机械领域中,涉及多能域耦合的大型复杂机电系统是很常见的,因此必须有一种新的模型修正方法来弥补一般模型修正方法的这一不足。 而近年来,键合图方法作为一种基于能量变换和守恒的建模与仿真方法,得到了广泛应用,它能统一处理涉及多种能量范畴的工程系统的动力学问题。因此,本文在基于键合图的模态分析理论的基础上,推导出了两类、共四种模型修正方法。其中矩阵型法直接修正基于键合图的状态方程的系数矩阵;参数型法修正系统的设计参数;每一种模型修正方法都附带有算例,通过这些算例可以证明本文提出的方法是有效的和比较精确的,它首先根据键合图理论与方法建立具有先验性的解析模型,然后根据能反映真实系统动态特性的实测模态参数修正解析模型,使得修正后的模型在试验频段内,计算模态参数与实验值保持良好的一致性。文中还包含一个较复杂的工程实例,即应用本文提出的方法对某个实际的机—液耦合系统(管棚支护台车回转机构液压系统)进行系统建模和模型修正,通过对这个机—液耦合系统作模型修正,验证了本文提出的方法在实践中不仅能得到良好的修正结果,还具有一般模型修正方法所没有的优势。 本文的研究成果丰富了模型修正方法,为解决涉及多能域耦合的复杂工程系统的模型修正问题提供了一条新的出路,对于实际工程系统的建模和模型修正具有重要的现实意义。


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