栓接结合部动态特性参数辨识研究

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栓接结合部的特性是影响重型数控机床整机动力学特性的关键性因素。众多学者一直致力于探索栓接结合部的力学特性的辨识方法,并建立起通用的结合部模型。在以往研究中,利用频响函数进行辨识是一种常用的辨识思路,然而,利用频响函数辨识得到的辨识结果在频域上的波动很大,因此有必要研究影响辨识算法精度的因素,以及提高辨识算法精度的方法。  本文分析了噪声对辨识结果的影响,发现噪声是辨识结果误差的主要来源,探索了不完备频响函数辨识方法中噪声对辨识结果的影响程度;基于噪声对辨识结果的影响规律,提出了实验过程中减少噪声污染的方法;并提出采用相减项选频法对辨识结果进行选取,获取较高的辨识精度。  考虑受力复杂的栓接结合部,为提高参数辨识的准确性,本文应用带有平移自由度及转角自由度的完备频响函数进行参数辨识。为了克服辨识算法对频响函数求逆带来的误差影响,本文采用子结构耦合法及IRC建模法对组合结构整体进行动力学建模,分别得到各自参数辨识公式。IRC建模法得到的辨识公式克服了对频响函数求逆,大大减小了求逆运算造成的数值运算错误。利用有限差分法及中心差分法分别分析模型中相应点的完备频响函数,对比了两种算法的优缺点。  为验证所提出的IRC建模算法及中心差分法相结合辨识结合部参数的实用性,在实际结合部构件进行参数辨识实验,辨识结果表明所提的参数辨识算法具有良好的准确性及抗噪性。通过对栓接结合部的力学建模及参数辨识方法的研究,为进一步揭示结合面力学特性奠定基础。
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