张紧器迟滞特性建模及参数识别.pdf

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1、ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１５年第４期张紧器迟滞特性建模及参数识别李利平（华南理工大学广州学院汽车工程学院，广州５１０８００）摘要：以汽车发动机前端附件驱动系统中的张紧器为研究对象，研究了张紧器的摆角-扭矩迟滞特性。利用双折线迟滞模型代替理想的干摩擦模型，并结合Ｍａｓｉｎｇ模型，给出了张紧器摆角-扭矩关系的建模方法。运用参数分离识别技术识别迟滞模型中的参数，并将仿真结果与实测数据进行对比。结果表明，仿真值与实测值吻合度较高，验证了张紧器模型和参数识别方法的正确性。关键词：迟滞特性；张紧器；

2、参数识别；建模方法中图分类号：ＴＨ１３文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１５）０４—００４７—０６Modelingandidentificationmethodofrotation-torquehystereticoftensionerＬｉＬｉｐｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０８００，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｔｅｎｓｉｏｎｅｒｐｌａｙｓａｋｅｙｒｏｌｅｉｎｆｒｏｎｔｅｎｄａｃｃｅｓｓｏｒｙｄｒｉ

3、ｖｅｓｙｓｔｅｍｄｕｅｔｏｉｔｓｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｔａｋｉｎｇａｔｅｎｓｉｏｎｅｒａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎ-ｔｏｒｑｕｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｍｏｄｅｌｆｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉ-ｚｉｎｇｔｈｅｒｏｔａｔｉｏｎ-ｔｏｒｑｕｅｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｕｓｉｎｇｂｉｌｉｎｅａｒｍｏｄｅｌｗｈｉｃｈｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｕｎｉｔｏｆｔｈｅＭａｓｉｎｇｍｏｄｅｌ．Ｉｄｅ

4、ｎｔｉｆｙｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｕｒｖｅｏｆｒｅｓｔｏｒｉｎｇｔｏｒｑｕｅ-ａｎｇｌｅｉｓｅｓｔｉｍａｔｅｄ．Ｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔａｇｒｅｅｓｗｅｌｌｗｈｉｃｈｖａｌｉｄａｔｅｓｔｈｅｍｏｄｅｌａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Keywords：ｈｙｓｔｅｒｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒ；ｔｅｎｓｉｏｎｅｒ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ；ｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄ由于张紧器结构中的弹性元件和阻尼元件之间０引言存在摩擦和挤压等力学现象，使得张紧

5、器摆角-扭矩的张紧器是汽车发动机前端附件驱动（Ｅｎｇｉｎｅ关系宏观上呈现类似弹塑性材料的本构关系，即张紧［１］ＦｒｏｎｔＥｎｄＡｃｃｅｓｓｏｒｙＤｒｉｖｅ，ＥＦＥＡＤ）系统中关键的零／器的摆角-扭矩特性存在迟滞现象。这种性质增加部件，其结构分解图如图１所示。它主要起维持皮带了张紧器建模及其动态响应预测的难度。［２］张力和衰减系统振动的作用，其性能的优劣直接关系Ｍｉｃｈｏｎ等人指出可用描述迟滞系统随机响应到ＥＦＥＡＤ系统性能的好坏。的一阶微分方程模型来描述张紧器的迟滞特性，并通过实测对模型进行验证。但上述模型中弹性力和阻尼力的参数没有明确的物理意义，不利于辨析和进行［３-４］

6、理论分析。Ｂａｓｔｉｅｎ等人分别应用Ｍａｓｉｎｇ模型和Ｄａｈｌ模型来表征张紧器的摆角-扭矩迟滞特性，计算值与实测值吻合较好。但模型中参数的识别方法较为复杂，且均用理想干摩擦模型来表征干摩擦，无法精确地体现出物体所受干摩擦的渐变性。本文利用双折线迟滞模型代替理想的干摩擦模型，并将该模型与Ｍａｓｉｎｇ模型相结合，给出张紧器扭图１张紧器的结构分解图１．基座２．阻尼元件３．螺旋弹簧４．张紧臂矩-摆角关系的建模方法。利用参数分离识别技术识５．张紧轮＋轴承６．防尘罩７．螺栓别Ｍａｓｉｎｇ模型的参数，并重构张紧器扭矩-摆角关系４７２０１５年第４期现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔ

7、ｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）倡迟滞模型，仿真值与实测值吻合良好，证明该建模方器的摆角为θ，双折线迟滞模型的阻力Z可分段法以及参数识别方法的可行性和正确性。表示为：１-２：０°→θZ１-２＝kb（x－xm）＋Ft（４）１张紧器迟滞特性力学模型倡２-３：θ→πZ２-３＝－Ft（５）１．１双折线迟滞干摩擦模型倡３-４：π→π＋θZ３-４＝kb（x＋xm）－Ft（６）双折线迟滞模型如图２所示，本文用双折线迟滞模倡４-１：π＋θ→２πZ４-１＝Ft（７）型来描述Ｍａｓｉｎｇ模型的干摩擦元件，即该模型将干摩在２处，１-２