基于ARMA模型的磁流变振动系统精确建模与性能研究
基于ARMA模型的振动信号建模与预测
是用 Ａ ＭＡ（ ， Ｒ ｎ ｎ一１ 模 型 的一 个 递 增 系列 去 ）
逐步逼 近 数据 的依 赖 关 系。 当用 残 差 平 方 和 的减小 来 作 判 断 时 ， 停 留 在 这 样 一 个 ｎ值 先 上 ， ｎ超 过 此值 时 ， 种 逼 近 的 改 善 已不 明 即 这 显 。应 用这 种策 略 可 以设 计 一个 简单 的 ， 能够 在 计算 机上 执行 的建模 程 序 ， 只要把 数据 输 即
第２ ０卷
第 ６期
长
春
大
学
学
报
Ｖ０ ． Ｏ Ｎｏ ６ １２ ．
２１ ００年 ６月
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｃ ＨＡＮＧＣ Ｎ ＵＮ Ｖ Ｓ ＨＵ Ｉ ＥＲ Ｉ
Ｊ ｎ Ｏ Ｏ ｕ ｅ２ ｌ
基 于 Ａ ＭＡ模 型 的 振 动信 号 建模 与预 测 Ｒ
曹 昕 燕 ，邹 英 永
系统 某测点 的输 出响应 为离散 时 间序 列 ｛ ｝ 。对 于 离散
时 间序列 ｛ ｝ 当 其 取 值 过 大或 过 小 时 ， ， 为保 证 计 算 精 度 、 误差 、 减少 避免溢 出 ， 要对 离 散 时 问序 列 ｛ ｆ 行 需 进
规一化处理。即当｛ ｝ 满足均值为 五 方差为 的正态 ，
通运输 等学科 ， 并发挥 着重 要 的作 用 。
本 文应用 时间序列 分析 的方 法对机 械 系统 的动 态参数 进行 了识 别 ， 先对机 械系 统进行 测量 ， 首 获得 响应 的时间序 列 ， 后对 时间 序列建 立 Ａ ＭＡ模 型 ， 用 Ａ Ｍ 模 型 与系统 动态 参数 的关 系对振 动信 号进 行监 然 Ｒ 利 Ｒ Ａ
种基 于时 间序列分 析技术 的振 动信 号处理 方法 ， 是在振 动信 号监 测 的基 础上 ， 过 对动 态参 数进 行建 模 它 通 与预测 ， 来估计 设备 故障 的传播 和发 展趋势 ， 设 备 的优 劣趋 势 做 出预 测 。该 方 法具 有能 反 映 系统 的 内在 对 规律 、 预测精度 高等 特点 ， 特别适 合 于对设 备的各种 未来 信 号进 行 预测 ， 已被广 泛地应 用 于机械故 障诊断 、 交
磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型
磁流变阻尼器拟静力力学特性及力学模型磁流变阻尼器是一种基于磁流变液体的阻尼器，它具有可调节的阻尼特性。
磁流变液体是一种特殊的液体，它在磁场的作用下可以发生物理性质的变化。
磁流变阻尼器利用这种特性，通过调节磁场的强度，可以控制磁流变液体的阻尼效果。
磁流变阻尼器的主要力学特性包括：阻尼力与速度的线性关系、阻尼力与结构位移的非线性关系、阻尼力与磁场强度的非线性关系等。
磁流变阻尼器的力学模型可以由以下几个部分构成：1. 弹簧模型：用来描述磁流变阻尼器的结构刚度，通常采用线性弹簧模型或非线性弹簧模型。
2. 阻尼力模型：用来描述磁流变阻尼器的阻尼特性，其最基本的模型是线性阻尼模型。
线性阻尼模型假设阻尼力与速度成正比，即F_d = c * v。
F_d表示阻尼力，c表示阻尼系数，v表示速度。
3. 磁场模型：用来描述磁流变液体在磁场的作用下的性质变化。
可以通过麦克斯韦方程组来描述磁场与磁感应强度的关系。
综合以上几个部分，可以建立磁流变阻尼器的力学模型。
常见的力学模型有线性模型和非线性模型。
线性模型假设磁流变阻尼器的阻尼力与速度成正比，即F_d = c * v，其中c为常数。
这种模型简单、易于建立和分析，但不能准确描述磁流变阻尼器在大位移条件下的非线性特性。
非线性模型考虑了磁流变液体的非线性特性和磁场对阻尼特性的影响。
常见的非线性模型包括Bingham模型、Herschel-Bulkley模型等。
这些模型可以用来描述磁流变阻尼器在大位移条件下的非线性阻尼特性。
磁流变阻尼器的力学特性和力学模型是理解和分析磁流变阻尼器工作原理的重要基础。
通过合理选取力学模型参数，可以实现磁流变阻尼器的优化设计和控制。
采用ARMAX模型的精磨非线性振动系统辨识
收 稿 日 期 ： ２０１８?０３?０７
采用 犃犚犕犃犡 模型的精磨非线性 振动系统辨识
陈 勇１，黄 国 钦２，罗 光 华３，柯 翔 敏３
（１．华侨大学 机电及自动化学院，福建 厦门 ３６１０２１； ２．华侨大学 制造工程研究院，福建 厦门 ３６１０２１；
３．华侨大学 网络与教育技术中心，福建 厦门 ３６１０２１）
摘要： 基于外源自回归滑动平均模型（ＡＲＭＡＸ），提出 改 进 的 动 态 偏 心 精 密 磨 削 非 线 性 振 动 系 统 的 二 阶 振
通 信 作 者 ： 陈 勇 （１９７４?），男 ，副 教 授 ，博 士 ，主 要 从 事 精 密 磨 削 动 力 学 的 研 究 ．Ｅ?ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｙｏｎｇ＠ｈｑｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 基 金 项 目 ： 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （５１２３５００４，５１５７５１９８）
第３期 陈勇，等：采用 ＡＲＭＡＸ 模型的精磨非线性振动系统辨识
３３３
态振动通常是高刚度机床结构与磨削弧区内动力学特性互相耦合的结果［３?５］．通常有３类方法实 现 磨 削 振动系统解耦，并获得工件加工表面完整性特征值的定量表达．１）文献［６］基于系统 等效 质量、刚度、阻 尼 特 征 变 量 的 振 动 系 统 表 达 ，研 究 了 砂 轮 不 平 衡 质 量 引 起 的 砂 轮 周 期 性 振 动 对 工 件 表 面 波 纹 度 的 影 响 ，
基于磁流变阻尼器的结构振动特性研究
式 中 ， Ｂ 事积分 常数 ， 以根 据产生 Ａ和 可 运动 的初始条件确定 。 （） （） 将式 ３和 ４联合可 以得
到 ： “ ） （ ｏｏ ＋ ｎ ） （ ＝ ｃ ） Ｂ ｓ ｆ ｓ． ｔ ｉ （） ５
式 中， ∞ 和 是未 知数。 将式 （） ５代人方程 （） ２可得 ： 卜 ｍ． ｋ ＝） ｏ，此方程满 足 的条件 ｅ＋ ￣ｑ ｔ ｂ （： ｌ 为 ） ０ ＝ 或者 ＋ ＝ ，前者意味着体系没 嚷 地 ０ 有运 动 ， 根据后式可得
图 ２剪 切 阀式 磁 流 变 阻尼 器 构 造 原 理 图
，
（） ４
２
２ 磁流变 液的流变机理 １ 磁 流变液 是在外 加磁场作用下流变特 ｌ发 过程 。 生 生急剧 变化 的材料 ， 一般 由载 液 ， 介质 微粒 、 表
。
３ 磁流变阻尼器的结构振动特 ｌ 析 生 分 ３ 无阻尼结构 的振动特 ｆ 型 ． １ 我们为 了给简单 的多 自由度体 系建立运动 方程， 选择一个 理想 化的三层的剪切框 架 ， 如图 ３ 所示 。在理想化过程中 ， 和楼板 体系在弯 曲 梁 方 向看成是无穷刚性 的， 并忽略 以下几 个因素 ： 梁和柱的轴向变形 ， 轴力对柱子刚度 的影响 ， 结 构 的质量在实际 中是沿着建筑 物的所有部分分 布 的， 假设将它集中于楼层处。 虽然这个结构是 理想化 的 ， 但可 以说 明建立体系的运动方 程的
中 国新技术新产品
一４一 １ ９
２ Ｑ
Ｃｈｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｉ ａＮｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
Ｑ ： Ｑ
低合金耐热钢焊接裂纹的探讨 工 技 业术
李 阳
（ 保定市特种设 备监督检 验所 ， 河北 保 定）
磁流变阻尼器动力性能测试与建模
磁流变阻尼器（ 动力性能测试； 双曲正切滞回模型；
B P 神经网络模型
中图分类号
T U 352. 1 T H 113
两 种 建 模 方 式 相 结 合 ， 提 出 新 的 磁 流 变 阻 尼 器 非 线
引 言
磁 流 变 阻 尼 器 是 基 于 磁 流 变 液 的 磁 流 变 效 应 制 成 的 一 种 半 主 动 减 振 装 置 。 它 具 有 结 构 简 单 、动 态 范 围 宽 、 响 应 速 度 快 、阻 尼 力 大 且 连 续 顺 逆 可 调 等 优 点 ， 被 认 为 是 具 有 良 好 工 程 应 用 前 景 的 减 振 装 置 之
1
磁流变阻尼器动力性能测试
对
型 [10]及 神 经 - 模 糊 模 型 [11]等
，还 可 以 将 以 上
M RD- 1 0 0 - 1 0 型
磁
流
变
阻 尼 器 进 行 研 究 ，如
国家自然科学基金资助项目（ 5 1 4 0 9 1 0 7 ,5 1 6 0 8 2 1 2 ) 中国博士后科学基金资助项目（ 2014M 551832 ) 福建省自然科学 基金资助项目（ 2015J01211) 收稿日期2 0 1 5 -1 1 -0 8 ; 修回日期 201 6-01 -0 4
第
3 7 卷第3 期 2017年 6 月
振动、 测试与诊断 J o u rn a l of V ib r a tio n , M e a s u re m e n t
&
D iag n o sis
Vol. 37 No. 3 Jun. 2017
doi：
10. 16450/j. cnki. issn. 1004-6801. 2017. 03. 021
调制ARMA模型在地震动仿真中的几个问题探讨_夏洪流
调制ARM A 模型在地震动仿真中的几个问题探讨①夏洪流1, 李英民1, 赖 明2(1.重庆大学 土木工程学院,重庆 400045;2.建设部 科技司,北京 100835)摘要:探讨了调制ARMA 模型在人造地震动仿真应用中的模型定阶、模型定参及初始随机序列的影响问题。
算例表明,引入强度包线函数对ARMA 模型的频率特性有一定影响,但仍不失为一种高效、适用的人造地震动仿真方法。
关键词:调制ARMA 模型;人造地震动;仿真中图分类号:T U312 文献标识码:A 文章编号:1006-7329(2004)05-0054-05Discussion on Several Problems for Application ofModulated ARMA Model in Simulation of Earthquake WavesXIA Hong -liu 1,LI Ying -min 1,LAI Ming 2(1.College of Civil Eng ineering ,CU ,Chong qing 400045,P .R .China ;2.Department of Science and T echnolog y ,M inistry of Construction ,Beijing 100835,P .R .China )A bstract :In this paper ,the application of modulated ARMA model in simulatio n of artificial earthquake w aves is discussed on the several aspects such as determination of the ARMA model orders ,determination of the ARMA model parameters and influence of the initial random series .It is show n from the calculation that the influence of the intensity envelop function o n the frequency characteristic of the modulated ARM A model is acceptable and the modulated ARMA model is still an efficient alternative method to generate artificial earthquake w ave in practice .Keywords :modulated ARMA model ;artificial earthquake wave ;sim ulation人造地震动仿真作为解决结构抗震分析输入问题的一种重要途径,长期受到广大学者的关注,从而也形成了多种多样的地震动仿真方法。
磁流变减振器基于Matlab的仿真分析
磁流变减振器基于Matlab 的仿真分析摘要：基于磁流变减振器在汽车悬架减振系统半主动控制中的广泛应用，根据磁流变液的特点和磁流变减振器阻尼力与结构参数的关系，设计了新型的磁流变减振器，并对影响磁流变减振器性能的参数进行了仿真。
仿真表明，该磁流变减振器设计计算是一种能优化阻尼力的有效算法。
关键词：磁流变减振器；半主动控制；磁流变液1.1减振器的阻尼力计算模型本文选用剪切阀式磁流变阻尼器工作模式进行结构设计，在结构设计前，必须明确该工作模式磁流变液的流变方程，继而推导出磁流变阻尼力的计算模型，这是结构设计过程中的依据所在。
基于剪切阀式磁流变阻尼器的阻尼通道的宽度远大于其阻尼间隙，因而可简化成磁流变液在两相对运动平板之间的运动。
为了简化分析，工作于剪切阀式的磁流变阻尼力可以看成是在阀式工作模式下的阻尼力和剪切工作模式下阻尼力的叠加。
在外加磁场作用下，磁流变液表现Bingham 流体，其磁流变液在平板的流动和速度分布如图1.1所示，其本构关系可用下列方程描述：y u y u y d dd d ηττ+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=sgn y ττ> （1.1）0=dyduy ττ≤ （1.2）图1.1 磁流变液在平板中的流动和速度分布在阀式工作模式下磁流变液的速度分布如图1.1所示。
假设磁流变液的体积流速Q 在x 方向上一维流动，在y 方向上不流动。
设两平板之间的间隙为h ，长度为L ，宽度为b ，由流体力学可得下列微分方程：⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂=∂∂+∂∂y u v x u u t u y x yx xx ρτσ （1.3） 式中u 、v 分别是磁流变液在x 、y 方向上的流动速度；x xy ∂∂σ是磁流变液在x 方向的压力梯度，为了简化将压力梯度是为x 方向线性变化xxy ∂∂σ=lp-∆，l 是阻尼通道的长度；p ∆是阻尼通道两端的压力差；ρ是磁流变液的密度；t 是时间变量；由于流动速度低，可不计惯性效应，0=∂∂yu；令沿x 的剪切应力ττ=xy ，由于磁流变流动的连续性，沿x 方向的速度不变即0=∂∂=∂∂=∂∂tu y u x u 则方程（1.3）简化为： lp ∆=dy d τ （1.4） 对其积分可得：1pD y l+∆=τ （1.5）D 是待定的积分常数。
电力电子系统的建模与仿真研究
电力电子系统的建模与仿真研究一、引言随着工业化和信息化不断推进，电力电子成为了近些年来的热点研究领域之一。
电力电子技术是指在电力系统中对电能进行转换、控制和调节等过程中应用的电子技术，其所涉及到的领域包括功率电子器件、电磁兼容、系统控制等方面。
在电力电子系统的设计与开发过程中，建模与仿真技术已经发挥了重要的作用，本文将对电力电子系统建模与仿真研究进行探讨。
二、电力电子系统建模技术电力电子系统建模是指对于电力电子系统的各个组成部分进行抽象和模拟，以期能够得到该系统的整体性能和特性。
电力电子系统建模技术可以分为两类：物理建模技术和黑盒建模技术。
1.物理建模技术物理建模技术是指基于物理原理和电路等的数学模型对电力电子系统进行建模。
比如，对于交流变电站来说，可以利用电机理论及变压器的等效电路进行模拟。
物理建模技术适用于系统结构相对稳定和系统的单元较为清晰的情况下，能够更精确地反映工程实际应用。
2.黑盒建模技术黑盒建模技术是指将某些受控系统作为整体，而不考虑其内部结构和机制，将系统的输入和输出关系进行数学描述。
黑盒建模技术适用于系统内部结构复杂、组成部分很多或者对系统行为知识不够充分或不可预知的情况。
常用的黑盒建模技术包括ARMA、ARIMA、ARMAX、Gray Box等。
三、电力电子系统仿真技术电力电子系统仿真技术是指将建模结果转化为可以数字化处理的仿真模型，开展电力电子系统行为的数字化仿真分析。
在电力电子系统设计中，利用仿真技术可以预测系统性能、分析系统的优化方案和研究系统的控制策略。
电力电子系统的仿真技术包括离散时间仿真与连续时间仿真。
1.离散时间仿真离散时间仿真是指将一个连续时间的电路模拟器在存在离散时间的情况下进行仿真。
使用离散时间仿真可以很好地处理数值误差的问题。
通常，离散时间仿真适合于模拟具有整数时节性的系统。
离散时间仿真主要有的两种方法是事件驱动仿真和固定时间间隔仿真。
2.连续时间仿真连续时间仿真是指基于微分方程或者差分方程的模型对电力电子系统进行仿真。
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第３ ６卷 第 ５期 ２ ０ １ ５年 ５月
仪 器 仪 表 学 报
Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ
Ｖｏ １ ．３ ６ Ｎｏ ．５ Ｍａ ｖ ．２ ０１ ５
基 于 ＡＲ ＭＡ 模 型 的 磁 流 变 振 动 系统 精 确 建 模 与 性 能 研 究
陈庆 堂 ， 宋 一然 ， 黄 宜坚
（ １ ． 莆 田学 院机 电工程学 院 莆 田 ３ ５ １ １ ０ ０ ； ２ ． 华侨大学 机电及 自动化学院 摘 厦门 ３ ６ １ ０ ２ １ ）
要： 为 了研究 自主研制 的磁 流变减振器及其振 动系统 的动态 性能 ， 建立 了未经简化 的磁 流变振动 系统 的动力学 四阶系统模
ｔ ｅ ｎ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｓ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｎ ｇ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｃ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｆ ｏ ｕ ｒ — ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｌｙ ａ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ － ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｅ １ ．Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｕ ｒ—ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＲＭＡ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
势更为明显 ， 推导得 出的动态性能参数 的分析为系统选取 了合适 的工况 ， 分析结果可作为磁流变减振器及振动系统性能 预测 与 评价的依据 ， 其方法可供 同类高 阶系统动态性 能分析推广与借鉴 。 关键词 ：四阶系统 ； Ａ Ｒ ＭＡ模 型 ； 磁流变减振器 中图分类号 ： Ｔ Ｂ ３ ８ １ Ｔ Ｈ１ ３ ７ ． ５ ２ 文献标识码 ：Ａ 国家标准学科分类代码 ： ４ ６ ０
ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ，ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｆ ｏ ｕ ｒ — ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ＭＲ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐ ．Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍｕ ｌ ａ ｓ ｆ ｏ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｐ ａ — ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｉ ｐ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ＡＲＭＡ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｃ ｏ ｅ ｆ ｆ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｎ ｏ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｏ ｒ ｐ ｏ ｌ ｙ ｎ ｏ ｍｉ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ —
型， 通过 四阶系统分母 多项式与 时间序列 Ａ Ｒ ＭＡ模 型系数 的对应关 系推 导 出动态特性 参数 的计 算公 式 ， 将 不 同工况 条件下 实 验检测信号进行傅里叶变换滤去谐振成分 ， 利用公式计算获得 了系统 动态 特性参数 ， 与三 阶系统建模 比较分析 了建模精度 以及 系统的动态性能 。研究分析表明 ， 基于Ａ Ｒ ＭＡ模型 的四阶系统 比三 阶系统具 有更高 的模拟精 度 ， 尤 其在 中高工作 频率范 围优