CN115600342B - 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置 - Google Patents

阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115600342B
CN115600342B CN202211399011.2A CN202211399011A CN115600342B CN 115600342 B CN115600342 B CN 115600342B CN 202211399011 A CN202211399011 A CN 202211399011A CN 115600342 B CN115600342 B CN 115600342B
Authority
CN
China
Prior art keywords
damper system
model
equation
state
state equation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211399011.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115600342A (zh
Inventor
贝晓狮
王范凤
张桥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Shi Guan Jin Yang Technology Development Co ltd
Original Assignee
Beijing Shi Guan Jin Yang Technology Development Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Shi Guan Jin Yang Technology Development Co ltd filed Critical Beijing Shi Guan Jin Yang Technology Development Co ltd
Priority to CN202211399011.2A priority Critical patent/CN115600342B/zh
Publication of CN115600342A publication Critical patent/CN115600342A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115600342B publication Critical patent/CN115600342B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/04—Constraint-based CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

本申请提供了一种阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置，首先获取目标阻尼器***的传递函数；后利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；再确定所述动态方程中的弹簧的弹力系数作为状态变量，并根据所述状态变量构建状态方程；然后根据所述状态方程构建目标***的线性时不变模型；接着设置所述状态变量的系数值为随外力输入变化的系数值；最终利用所述可变化的状态变量系数值，将所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。本申请利用传递函数构建了阻尼器***模型，由于设置了可变化的状态变量的系数值，利用传递函数将线性时不变***模型转化为了阻尼器***模型，有效降低了阻尼器***模型的建立难度。

Description

阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置
技术领域
本申请涉及模型构建技术领域，尤其涉及一种阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置。
背景技术
质量－弹簧－阻尼器***是一种比较普遍的机械振动***，上述质量－弹簧－阻尼器***可以视为一个输入为变化的外力，输出为对应外力的物***移的阻尼器***，研究这种***对于我们的生活和科技具有重要意义。例如汽车缓冲器就是一种可以耗减运动能量的装置，是保证驾驶员行车安全的必备装置。在建筑抗震加固措施中引入阻尼器***，改变结构的自振特性，增加结构阻尼，吸收地震能量，降低地震作用对建筑物的影响。
一般来说，传递函数只能用于线性时不变***的建模，所以对于阻尼器***建模与求解，现有技术通常通过选择合适的状态变量建立高阶常微分方程，利用高阶常微分方程建立阻尼器***模型并对阻尼器***求解，但建立高阶常微分方程的过程较为繁琐，并且高阶常微分方程求解过程计算量大，导致阻尼器***的求解效率低。
发明内容
基于此，本申请提出了一种阻尼器***构建方法、阻尼器***求解方法及装置，旨在降低阻尼器***建模的难度。
第一方面，本申请实施例提供了一种阻尼器***模型的构建方法，该方法包括：
获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；
利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；
确定所述动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据所述状态变量构建第一状态方程；
根据所述第一状态方程构建所述目标阻尼器***的线性时不变模型，其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型；
将所述第一状态方程的状态变量固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程；
将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
可选的，利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程包括：
将所述目标阻尼器***的传递函数转化为常数与真分式之和的形式，其中，真分式指的是分母阶数大于分子阶数的分式；
分解所述真分式并引入中间变量，将所述传递函数转化为微分方程组的形式，其中，所述中间变量是外力输入表达式与所述目标阻尼器***的特征多项式的比值；
通过将所述微分方程组中的至少一个变量设置为状态变量，构建所述传递函数的动态方程。
可选的，将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型包括：
将所述第二状态方程中的弹簧的弹力系数随时间变化的系数值填入系数矩阵；
利用所述系数矩阵与变量的乘积构建第三状态方程；
利用所述第三状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
第二方面，本申请实施例提供了一种阻尼器***求解方法，该方法包括：
获取阻尼器***模型，其中，所述阻尼器***模型是通过前述第一方面任一项所述的方法构建的；
获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程；
获取所述第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值；
求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
可选的，求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线包括：
利用四阶龙格库塔方法求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
第三方面，本申请实施例提供了一种阻尼器***模型构建装置，该装置包括：
传递函数获取模块，用于获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；
第一构建模块，用于利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；
第二构建模块，用于确定所述动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据所述状态变量构建第一状态方程；
第一模型构建模块，用于根据所述第一状态方程构建所述目标阻尼器***的线性时不变模型，其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型；
第三构建模块，用于将所述第一状态方程的状态变量固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程；
第二模型构建模块，用于将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
第四方面，本申请实施例提供了一种阻尼器***求解装置，该装置包括：
模型获取模块，用于获取阻尼器***模型；
状态方程获取模块，用于获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程；
数值获取模块，用于获取所述第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值；
方程求解模块，用于求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
第五方面，本申请实施例提供了一种设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行前述第一方面和第二方面任一项所述的阻尼器***模型构建方法或阻尼器***求解方法。
第六方面，本申请实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现前述第一方面和第二方面任一项所述的阻尼器***模型构建方法或阻尼器***求解方法。
与现有技术相比，本申请提出的方法具有如下有益效果：
本申请首先获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；后利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；再确定所述动态方程中的弹簧的弹力系数作为状态变量，并根据所述状态变量构建状态方程；然后根据所述状态方程构建目标***的线性时不变模型；接着设置所述状态变量的系数值为随外力输入变化的系数值；最终利用所述可变化的状态变量系数值，将所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
本申请利用传递函数构建了阻尼器***模型，由于设置了可变化的状态变量的系数值，利用传递函数将线性时不变***模型转化为了阻尼器***模型，有效降低了阻尼器***模型的建立难度。
附图说明
为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种阻尼器***模型的构建方法的方法流程图；
图2为本申请实施例提供的一种阻尼器***的组成示意图；
图3为本申请实施例提供的使用传递函数方法构建的阻尼器***模型的模型示意图；
图4为本申请实施例提供的使用高阶微分方程方法构建的阻尼器***模型的模型示意图；
图5为本申请实施例提供的一种阻尼器***求解方法的方法流程图；
图6为本申请实施例提供的一种求解使用传递函数方法构建的阻尼器***模型得到的物块位移曲线图；
图7为本申请实施例提供的一种求解使用高阶微分方程方法构建的阻尼器***模型得到的物块位移曲线图；
图8为本申请实施例提供的一种阻尼器***模型的构建装置的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种阻尼器***求解装置的结构示意图。
具体实施方式
一般来说，传递函数只能用于线性时不变***的建模，所以对于阻尼器***建模与求解，现有技术通常通过选择合适的状态变量建立高阶常微分方程，利用高阶常微分方程约束阻尼器***模型并通过解高阶微分方程对阻尼器***作用过程进行描述。
但经研究，建立高阶常微分方程的过程较为繁琐，由于高阶微分方程中的多次微分过程建立较难并且变量数较多时，高阶常微分方程求解过程计算量很大，导致阻尼器***的求解效率低。
基于此，本申请实施例首先获取目标阻尼器***的传递函数，其中，目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；后利用目标阻尼器***的传递函数，建立传递函数的动态方程；再确定动态方程中的弹簧的弹力系数作为状态变量，并根据状态变量构建状态方程；然后根据状态方程构建目标***的线性时不变模型；接着设置状态变量的系数值为随外力输入变化的系数值；最终通过设置的可变化的状态变量系数值，将线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
本申请利用传递函数构建了阻尼器***模型，由于设置了可变化的状态变量的系数值，利用传递函数将线性时不变***模型转化为了阻尼器***模型，有效降低了阻尼器***模型的建立难度。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参见图1，图1为本申请实施例提供的一种阻尼器***模型的构建方法的一种方法流程图，包括：
S101：获取目标阻尼器***的传递函数。
其中，参见图2所示，图2是一个目标阻尼器***的示意图，图中目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块。
传递函数指的是零初始条件下线性***响应(即输出)量的拉普拉斯变换(或z变换)与激励(即输入)量的拉普拉斯变换之比。记作G(s)＝Y(s)/U(s)，其中Y(s)、U(s)分别为输出量和输入量的拉普拉斯变换。
拉普拉斯变换指的是将时域方程转化为频域方程的一种方法，变量值由实数转变为了复数进行计算，可以简化时域问题求解，具体方法如下：
设实函数f(t)，若满足：
当t＜0时，f(t)＝0；
当t≥0时，实函数f(t)的积分
Figure BDA0003934736400000061
在s的某一域内收敛。
则定义f(t)的拉普拉斯变换为
Figure BDA0003934736400000062
并记为F(s)＝L[f(t)]，其中s是一复数，由上述公式实现了时域变量t向频域复数变量s的转换，也就将时域问题转化为了频域问题。
为了便于理解，具体过程将在说明书后续部分进行说明。
S102：利用目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程。
其中，动态方程是用来描述根据外部激励(输入)变化，***输出的动态变化过程的方程。
在一种可能的实现方式中，利用目标阻尼器***的传递函数，建立传递函数的动态方程包括：
将目标阻尼器***的传递函数转化为常数与真分式之和的形式；
分解真分式并引入中间变量，将传递函数转化为微分方程组的形式；
通过将微分方程组中的至少一个变量设置为状态变量，得到传递函数的动态方程。
其中，真分式指的是分母阶数大于分子阶数的分式；中间变量是外力输入表达式与目标阻尼器***的特征多项式的比值。
由于传递函数中分母的阶必须大于或等于分子的阶，所以为了建立传递函数的动态方程，需要将传递函数化为常数和真分式之和的形式，假设得到的***传递函数如公式(1)所示：
Figure BDA0003934736400000071
其中，y(s)是***输出的拉普拉斯变换，其中b0，b1…bm-1，bm为多项式系数，是固定常量，u(s)是***输入的拉普拉斯变换，a0，a1…am-1，am为多项式系数，也是固定常量，s为变量。
将公式(1)转化为常数与真分式之和，如公式(2)：
Figure BDA0003934736400000072
其中，b0，b1…bn-1，bn为多项式系数，是固定常量，最终得到真分式如公式(3)所示：
Figure BDA0003934736400000073
分解上述真分式G(s)，并引入中间变量Z(s)，将公式(3)化为微分方程组的形式，如公式(4)所示：
Figure BDA0003934736400000081
方程中，z、y是变量，a0,a1,.....,an-1、β0,β1,.....,βn-1是方程中变量的系数，其值为固定常数。n是微分方程组的阶数，
Figure BDA0003934736400000082
表示z的一阶导数，z(n)表示z的n阶导数。
中间变量z(s)以及变量y(s)与其他各多项式关系如公式(5)所示：
Figure BDA0003934736400000083
y(s)＝z(s)*N(s) (5)
S103：确定动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据状态变量构建第一状态方程。
具体步骤用公式表示为：
根据公式(5)选取质量块位移作为状态变量
Figure BDA0003934736400000084
最终得到如公式(6)所示的第一状态方程：
Figure BDA0003934736400000085
Figure BDA0003934736400000086
...
Figure BDA0003934736400000087
y＝β0x1+β1x2+...+βn-1xn (6)
其中，
Figure BDA0003934736400000088
分别为x1,x2....xn的一阶导数。x1,x2....xn为状态变量，a0,a1,.....,an-1、β0,β1,.....,βn-1方程中变量的系数，其值为固定常数，u为外界输入，y是质量块位移的输出量。
S104：根据第一状态方程构建目标阻尼器***的线性时不变模型。
其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型。
根据第一状态方程构建目标阻尼器***的线性时不变模型本质上是将第一状态方程作为模型约束条件，由该约束条件构建线性时不变模型。
S105：将第一状态方程的状态变量的固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程。
上述公式(6)中，各变量系数为固定系数，而此步骤的作用是将固定系数值改为变量，并以外部输入的形式传入，由此可以实现时变***。
S106：将第二状态方程作为约束条件，把线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
此步骤的作用是将第二状态方程作为模型约束条件，利用该约束条件把线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
在一种可能的实现方式中，将第二状态方程作为约束条件，把线性时不变模型转化为阻尼器***模型包括：
将第二状态方程中的弹簧的弹力系数随时间变化的系数值填入系数矩阵；
利用系数矩阵与状态变量的乘积构建第三状态方程；
利用第三状态方程作为约束条件，把线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
其中，该种实现方式的具体实现步骤的公式如下所示：
将第二状态方程中的弹簧的弹力系数随时间变化的系数值填入系数矩阵如公式(7)所示：
Figure BDA0003934736400000091
其中，a0,a1,...an-1即为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值。
利用系数矩阵(7)与状态变量X的乘积构建形如公式(8)的第三状态方程：
Figure BDA0003934736400000092
其中，u指的是外力输入，X指的是由状态变量构成的列向量矩阵，B是由对外力输入的增强系数构成的增强系数列矩阵，一般根据需要进行具体值的预设。
由状态变量构成的列向量矩阵如公式(9)所示：
Figure BDA0003934736400000101
通过将公式(8)所示的第三状态方程作为约束条件，可以把线性时不变模型转化为阻尼器***模型，最终转化得到的阻尼器***模型如图3所示。
为了与现有的高阶微分方程方法构建阻尼器***模型的方法做对比，本申请实施例还利用高阶微分方程方法构建了如图4所示的阻尼器***模型，通过图3与图4的模型结构对比可以看出本申请实施例提供的阻尼器***模型建立方法相对于现有技术来说使用的模块数较少，所以建模过程更加简洁高效；本申请实施例利用传递函数构建了阻尼器***模型，由于设置了可变化的状态变量的系数值，利用传递函数将线性时不变***模型转化为了阻尼器***模型，有效降低了阻尼器***模型的建立难度。
在本申请实施例中，还提供了一种阻尼器***的求解方法，下面进行介绍。需要说明的是，下文介绍中给出的实现方式仅作为示例性的说明，并不代表本申请实施例的全部实现方式。
参见图5，该图为阻尼器***模型的求解方法的方法流程图，具体包括：
S501：获取阻尼器***模型。
其中，所述阻尼器***模型是通过本申请实施例提供的阻尼器***模型的构建方法构建的。
S502：获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程。
此步骤是获取模型中的约束方程，为后续状态方程求解奠定基础。
S503：获取所述状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值。
在如图2所示的阻尼器***中，建立传递函数为：
Figure BDA0003934736400000111
其中，s为表征质量块位移的频域状态量。
则可建立其状态方程为：
Figure BDA0003934736400000112
其中，x1为物块位移，x2为物块速度，
Figure BDA0003934736400000113
为物块位移的导数，即物块速度，/>
Figure BDA0003934736400000114
为物块速度的导数，即物块的加速度，y是物块位移的输出量。
对于图2所示的阻尼器***，设其状态变量初值为x1＝0.1；x2＝0.2，弹簧弹力系数随时间变化为：
k2＝0.995k1 (12)
其中，k1为第一时刻弹簧弹力系数，k2指的是第二时刻的弹簧弹力系数，第一时刻与第二时刻是连续的。
S504：求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
此步骤是对于第二状态方程的求解，最终得到的即是随时间变化，质量块的位移曲线，也就是上述y随时间的变化。
在一种可能的实现方式中，求解第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线包括：
利用四阶龙格库塔方法求解第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
四阶龙格库塔方法是加入了计算时间间隔为考量的微分方程求解方法，在目前微分方程求解过程中较为常见，在此不过多赘述，最终得到的物块位移曲线如图6所示。
为了与现有的高阶微分方程方法构建阻尼器***模型的方法做对比，本申请实施例还对如图4所示的用高阶微分方程方法构建的阻尼器***模型进行了求解，得到的物块位移曲线如图7所示，通过图6与图7的对比可以看出，本申请实施例构建的阻尼器***模型最终输出的物块位移曲线与现有高阶微分方程方法构建的阻尼器***模型最终输出的物块位移曲线一致，说明本申请实施例提供的求解方法在结果上与现有技术是一致的，但计算方法更加简便。
以上为本申请实施例提供的阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法的一些具体实现方式，基于此，本申请还提供了对应的装置。下面将从功能模块化的角度对本申请实施例提供的装置进行介绍。
参见图8所示的阻尼器***模型构建装置的结构示意图，该装置包括：
传递函数获取模块801，用于获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；
第一构建模块802，用于利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；
第二构建模块803，用于确定所述动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据所述状态变量构建第一状态方程；
第一模型构建模块804，用于根据所述第一状态方程构建所述目标阻尼器***的线性时不变模型，其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型；
第三构建模块805，用于将所述第一状态方程的状态变量固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程；
第二模型构建模块806，用于将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
在一种可能的实现方式中，第一构建模块802包括：
第一转化单元，用于将所述目标阻尼器***的传递函数转化为常数与真分式之和的形式，其中，真分式指的是分母阶数大于分子阶数的分式；
第二转化单元，用于分解所述真分式并引入中间变量，将所述传递函数转化为微分方程组的形式，其中，所述中间变量是外力输入表达式与所述目标阻尼器***的特征多项式的比值；
动态方程构建单元，用于将所述微分方程组中的至少一个变量设置为状态变量，构建所述传递函数的动态方程。
在一种可能的实现方式中，第二模型构建模块806包括：
系数值填充单元，用于将所述第二状态方程中的弹簧的弹力系数随时间变化的系数值填入系数矩阵；
状态方程构建单元，用于利用所述系数矩阵与变量的乘积构建第三状态方程；
模型转化单元，用于利用所述第三状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
本申请实施例利用传递函数构建了阻尼器***模型，由于设置了可变化的状态变量的系数值，利用传递函数将线性时不变***模型转化为了阻尼器***模型，有效降低了阻尼器***模型的建立难度。
相应的，本申请实施例还提供了一种阻尼器***求解装置，参见图9，图9为本申请实施例提供的阻尼器***求解装置结构示意图，该装置具体包括：
模型获取模块901，用于获取阻尼器***模型；
状态方程获取模块902，用于获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程；
数值获取模块903，用于获取所述第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值；
方程求解模块904，用于求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
在一种可能的实现方式中，方程求解模块904具体用于：
利用四阶龙格库塔方法求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
本申请实施例通过先获取阻尼器***模型；后获取阻尼器***模型中包含的第二状态方程；然后获取第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及弹簧弹力系数随时间变化的系数值；最终求解第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线，计算过程较为简便，并且使用了四阶龙格库塔方法对第二状态方程进行求解，由于考虑了两次计算的时间间隔，使得计算结果更加准确。
本申请实施例还提供了对应的设备以及计算机存储介质，用于实现本申请实施例提供的方案。
其中，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备执行本申请任一实施例所述的阻尼器***模型构建方法或阻尼器***求解方法。
所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现本申请任一实施例所述的阻尼器***模型构建方法或阻尼器***求解方法。
本申请实施例中提到的“第一”、“第二”(若存在)等名称中的“第一”、“第二”只是用来做名字标识，并不代表顺序上的第一、第二。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法中的全部或部分步骤可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如只读存储器(英文：read-only memory，ROM)/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者诸如路由器等网络通信设备)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本申请示例性的实施方式，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种阻尼器***模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：
获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；
利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；
确定所述动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据所述状态变量构建第一状态方程；
根据所述第一状态方程构建所述目标阻尼器***的线性时不变模型，其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型；
将所述第一状态方程的状态变量固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程；
将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程包括：
将所述目标阻尼器***的传递函数转化为常数与真分式之和的形式，其中，真分式指的是分母阶数大于分子阶数的分式；
分解所述真分式并引入中间变量，将所述传递函数转化为微分方程组的形式，其中，所述中间变量是外力输入表达式与所述目标阻尼器***的特征多项式的比值；
通过将所述微分方程组中的至少一个变量设置为状态变量，构建所述传递函数的动态方程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型包括：
将所述第二状态方程中的弹簧的弹力系数随时间变化的系数值填入系数矩阵；
利用所述系数矩阵与状态变量的乘积构建第三状态方程；
利用所述第三状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
4.一种阻尼器***求解方法，其特征在于，所述方法包括：
获取阻尼器***模型，其中，所述阻尼器***模型是通过权利要求1-3任意一项所述的方法构建的；
获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程；
获取所述第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值；
求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线包括：
利用四阶龙格库塔方法求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
6.一种阻尼器***模型构建装置，其特征在于，所述装置包括：
传递函数获取模块，用于获取目标阻尼器***的传递函数，其中，所述目标阻尼器***包含弹簧、质量块以及阻尼块；
第一构建模块，用于利用所述目标阻尼器***的传递函数，建立所述传递函数的动态方程；
第二构建模块，用于确定所述动态方程中的质量块位移作为状态变量，并根据所述状态变量构建第一状态方程；
第一模型构建模块，用于根据所述第一状态方程构建所述目标阻尼器***的线性时不变模型，其中，所述线性时不变模型指的是所述第一状态方程中状态变量系数值为定值的模型；
第三构建模块，用于将所述第一状态方程的状态变量固定系数值替换为弹簧的弹力系数随时间变化的系数值，得到第二状态方程；
第二模型构建模块，用于将所述第二状态方程作为约束条件，把所述线性时不变模型转化为阻尼器***模型。
7.一种阻尼器***求解装置，其特征在于，所述装置包括：
模型获取模块，用于获取阻尼器***模型；其中，所述阻尼器***模型是通过权利要求1-3任意一项所述的方法构建的；
状态方程获取模块，用于获取所述阻尼器***模型中包含的第二状态方程；
数值获取模块，用于获取所述第二状态方程中的弹簧弹力系数的初值以及所述弹簧弹力系数随时间变化的系数值；
方程求解模块，用于求解所述第二状态方程，得到随时间变化，质量块的位移曲线。
8.一种阻尼器***模型构建设备，其特征在于，所述设备包括：
存储器，用于存储构建阻尼器***模型的指令或代码；
处理器，用于执行所述构建阻尼器***模型的指令或代码，以实现权利要求1-3任意一项所述的阻尼器***模型的构建方法。
9.一种阻尼器***求解设备，其特征在于，所述设备包括：
存储器，用于存储求解阻尼器***的指令或代码；
处理器，用于执行所述求解阻尼器***的指令或代码，以实现权利要求4-5任意一项所述的阻尼器***的求解方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现权利要求1-3任意一项所述的阻尼器***模型的构建方法或权利要求4-5任意一项所述的阻尼器***的求解方法。
CN202211399011.2A 2022-11-09 2022-11-09 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置 Active CN115600342B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211399011.2A CN115600342B (zh) 2022-11-09 2022-11-09 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211399011.2A CN115600342B (zh) 2022-11-09 2022-11-09 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115600342A CN115600342A (zh) 2023-01-13
CN115600342B true CN115600342B (zh) 2023-06-16

Family

ID=84853330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211399011.2A Active CN115600342B (zh) 2022-11-09 2022-11-09 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115600342B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114297A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Nikon Corp 駆動システム及び駆動方法、並びに露光装置及び露光方法
CN110775090A (zh) * 2018-07-24 2020-02-11 阿尔斯通运输科技公司 车辆的阻尼装置及相关方法
CN113128072A (zh) * 2021-05-13 2021-07-16 清鸾科技(成都)有限公司 传递函数高精度仿真方法、装置、存储介质及电子设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8247944B2 (en) * 2009-08-28 2012-08-21 Steering Solutions Ip Holding Corporation Method for reducing current and torque ripple in a brushed electric motor and motor employing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013114297A (ja) * 2011-11-25 2013-06-10 Nikon Corp 駆動システム及び駆動方法、並びに露光装置及び露光方法
CN110775090A (zh) * 2018-07-24 2020-02-11 阿尔斯通运输科技公司 车辆的阻尼装置及相关方法
CN113128072A (zh) * 2021-05-13 2021-07-16 清鸾科技(成都)有限公司 传递函数高精度仿真方法、装置、存储介质及电子设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IndependentEstimationofInputandMeasurementDelaysforaHybridVerticalSpring–Mass–DamperviaHarmonicTransferFunctions;IsmailUyanık,et al;《IFAC-PapersOnLine》;正文第298-303页 *
基于传递矩阵法的六参数粘弹性阻尼器模型减振***分析;刘鹏;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;C038-249 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115600342A (zh) 2023-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Levy et al. Central WENO schemes for hyperbolic systems of conservation laws
Joosten et al. Analysis of the block Gauss–Seidel solution procedure for a strongly coupled model problem with reference to fluid–structure interaction
CN108696176B (zh) 一种基于粒子群算法的压电陶瓷驱动器控制方法
Ruiz et al. Eigenvector sensitivity when tracking modes with repeated eigenvalues
Krenk Global format for energy–momentum based time integration in nonlinear dynamics
CN104504189B (zh) 随机激励下大规模结构设计方法
Candler Finite–difference methods for continuous–time dynamic programming
CN106354954A (zh) 一种基于叠层基函数的三维力学模态仿真模拟方法
CN110008635B (zh) 利用Newmark精细积分结合法对弹塑性结构地震反应分析的方法
CN115600342B (zh) 阻尼器***模型构建方法、阻尼器***求解方法及装置
CN109033025A (zh) 基于状态空间模型的浮式结构时域响应分析方法
CN109902357B (zh) 一种复变差分的光滑非线性结构动响应灵敏度分析方法
CN110795790A (zh) 一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法
CN106503472A (zh) 一种考虑土与风机***动力相互作用的等效时域模型构建方法
de Frias et al. A multiscale mass scaling approach for explicit time integration using proper orthogonal decomposition
Chen et al. A fast nonlinear model predictive control strategy for real-time motion control of mechanical systems
Šukys Robust multi-level Monte Carlo Finite Volume methods for systems of hyperbolic conservation laws with random input data
Paronesso et al. Recursive evaluation of interaction forces and property matrices from unit‐impulse response functions of unbounded medium based on balancing approximation
CN112199799B (zh) 一种工程结构振动响应的时域分析方法和***
Carver The choice of algorithms in automated method of lines solution of partial differential equations
Trier et al. Design sensitivities by the adjoint variable method in nonlinear structural dynamics
Kisabo et al. Ordinary differential equations: MATLAB/Simulink® solutions
CN113792461B (zh) 一种工程结构在极端荷载下动态响应的复合时域分析方法
Meyer Co-Simulation Methods with Variable Communication Step Size and Alternative Approaches for Solving Constrained Mechanical Systems
Kolka et al. Program for multi-domain symbolic analysis

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant