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基于遗传算法的液压减振器摩擦参数辨识

作　者: 杜坚
导　师: 刘柏希
学　校: 湘潭大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 液压减振器摩擦模型参数辨识 Matlab 遗传算法
分类号: U463.335.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
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内容摘要

随着现代汽车制造技术的发展,仿真技术越来越成为汽车整车及零部件设计的重要手段,作为数值仿真的基础与核心,广泛应用于车用液压减振器数学模型。但是,减振器模型多为集总参数模型,模型中某些重要的参数很大程度上还必须根据实验进行测定,不利于模型的准确建立,加大了减振器的仿真难度,因而极大地制约了减振器减振性能的提高。本文将改进的遗传算法应用于减振器摩擦模型的参数辨识问题中。首先分析了常用的液压减振器的工作原理及物理结构,然后对现有的参数辨识方法进行探讨,最后深入分析了改进的遗传算法在减振器摩擦模型参数辨识中的应用。论文完成的主要工作有:本文分析了液压减振器的作用、工作原理及研究现状等内容;对摩擦的产生过程及机理、摩擦建模和仿真等相关知识进行了探讨;并研究了现有的各种系统参数辨识方法的优缺点。对现有摩擦模型进行了较详细的对比分析,总结出了各模型的优缺点和适用工况,并选用LuGre摩擦模型作为本文参数辨识最合适的模型。文中采用LuGre摩擦模型描述液压减振器非线性摩擦力,建立了考虑往复换向非线性摩擦力的减振器动力学模型。结合两步法对基于LuGre模型的系统进行动静态参数辨识,辨识过程中采用改进的遗传算法为优化算法,并将其应用于伺服系统中,并将新方法得出的辨识结果与传统的遗传算法辨识结果进行对比,证明了新方法的有效性。运用本文提出的新方法对基于LuGre摩擦模型的液压减振器摩擦参数进行辨识及仿真。辨识结果表明,采用本文中的方法进行减振器的摩擦参数辨识可以得到更准确的辨识结果,因此可以建立更精确的摩擦模型。该方法的提出为以后的减振器优化设计、制造提供了有效的解决办法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 选题意义  10
  1.2 液压减振器相关理论  10-14
    1.2.1 减振器的研究现状  10-12
    1.2.2 减振器的作用  12
    1.2.3 减振器的类型  12-13
    1.2.4 减振器的工作原理  13-14
  1.3 减振器内外特性  14
    1.3.1 内特性  14
    1.3.2 减振器外特性  14
    1.3.3 内外特性的区别与联系  14
  1.4 摩擦力建模  14-15
  1.5 系统参数辨识  15
  1.6 本课题的研究任务  15-17
第2章摩擦的基本理论  17-23
  2.1 摩擦力形成的几个阶段  17-18
  2.2 摩擦的动态特性  18-19
    2.2.1 变化的最大静摩擦  18
    2.2.2 Dahl 效应  18-19
    2.2.3 摩擦记忆  19
  2.3 摩擦建模  19-20
  2.4 摩擦仿真  20-21
  2.5 摩擦力矩的补偿  21
  2.6 爬行现象  21-22
  2.7 本章小结  22-23
第3章新型摩擦模型及参数辨识  23-35
  3.1 新型摩擦模型  23-30
    3.1.1 Dahl 模型  23-24
    3.1.2 Bristle 模型  24-25
    3.1.3 复位积分模型  25
    3.1.4 Bliman-Sorine 模型  25-26
    3.1.5 集成模型  26-27
    3.1.6 Karnopp 模型  27-28
    3.1.7 LuGre 模型  28-29
    3.1.8 新型摩擦模型对比  29-30
  3.2 系统辨识方法  30-32
    3.2.1 传统的系统辨识方法  30-31
    3.2.2 新型的系统辨识方法  31-32
  3.3 摩擦模型参数辨识  32-33
    3.3.1 离线辨识  32
    3.3.2 在线辨识  32-33
    3.3.3 离线辨识和在线辨识对比  33
  3.4 减振器参数辨识方法的确定  33
  3.5 本章小结  33-35
第4章基于LuGre 摩擦模型的参数辨识方法  35-46
  4.1 遗传算法和遗传算法工具箱介绍  35-38
    4.1.1 遗传算法  35-37
    4.1.2 遗传算法工具箱  37-38
  4.2 改进的遗传算法  38-40
    4.2.1 非线性系统的描述  39
    4.2.2 基于遗传算法的参数辨识方法设计  39-40
    4.2.3 可行性研究  40
  4.3 伺服系统摩擦参数辨识  40-45
    4.3.1 伺服系统的LuGre 模型  40-41
    4.3.2 静态参数辨识  41-44
    4.3.3 动态参数辨识  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章基于遗传算法的液压减振器参数辨识  46-58
  5.1 基础理论分析  46-48
    5.1.1 减振器的简化结构  46-47
    5.1.2 减振器外特性  47-48
  5.2 减振器系统摩擦模型  48-49
  5.3 减振器摩擦模型仿真  49-51
  5.4 遗传算法设计  51-53
    5.4.1 遗传算法因子的确定  51-52
    5.4.2 算法步骤  52-53
  5.5 目标函数的确定  53-54
    5.5.1 静态参数的目标函数  53-54
    5.5.2 动态参数的目标函数  54
  5.6 减振器摩擦参数辨识  54-55
  5.7 减振器外特性仿真  55-57
  5.8 本章小结  57-58
第6章结论与展望  58-60
  6.1 结论  58
  6.2 展望  58-60
参考文献  60-64
致谢  64-65
攻读学位期间取得的研究成果  65
读研期间发表的学术论文  65
参与的科研项目  65

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