固定振幅、频率,阻尼力在电流0A,0.5A,1A,2A的情况下,分别得到力-位移,力-速度数据多组,怎么建立一个阻尼力=阻尼系数乘速度+摩擦力乘sign(速度)+刚度乘位移的数学模型,其中阻尼系数和刚度是随着电流变化,举个例子,用matlab实现
时间: 2024-03-10 12:47:46 浏览: 13
可以使用非线性最小二乘法来拟合数据,以求得阻尼系数、摩擦力和刚度的值。
假设你有一组力-位移数据 F-i 和一组力-速度数据 F-v,其中 i 和 v 分别表示电流为定值时的位移和速度。你需要按照以下步骤建立数学模型:
1. 首先,根据数据计算出每个点的加速度 a,即 a = (F-i - F-v)/m,其中 m 是质量。如果质量未知,可以认为它是一个待拟合的参数。
2. 根据阻尼力的定义,有 F-d = b*v + c*sign(v) + k*i,其中 b 是阻尼系数,c 是摩擦力系数,k 是刚度系数。将加速度代入上式,得到 F-i - F-v = b*v + c*sign(v) + k*i + ma。
3. 将上式转化为最小二乘问题,即 min ||F-i - F-v - b*v - c*sign(v) - k*i - ma||^2,其中 ||.|| 表示向量的二范数。使用 MATLAB 中的 lsqnonlin 函数可以对该问题进行求解。需要注意的是,sign(v) 不是一个可导函数,可以用 abs(v)/v 代替。
以下是一个简单的 MATLAB 代码示例:
```matlab
% 输入数据
i = [0; 0.5; 1; 2]; % 电流
xi = [0, 1, 2, 3; 0.1, 0.9, 1.8, 3.1; -0.2, 1.3, 3.2, 5.5; 0.5, 2.1, 5, 11.2]; % 位移
vi = [0, 1, 2, 3; 0.2, 0.8, 1.9, 3; -0.1, 1.2, 3, 5.3; 0.6, 2, 4.9, 10.8]; % 速度
m = 1; % 质量(待拟合)
% 定义目标函数
fun = @(x) [xi(:) - vi(:) - x(1)*vi(:) - x(2)*abs(vi(:))./vi(:) - x(3)*xi(:) - m*x(4)*ones(size(xi(:))); ];
% 初始参数猜测
x0 = [0.1, 0.1, 1, 1];
% 最小二乘求解
x = lsqnonlin(fun, x0);
% 输出结果
b = x(1);
c = x(2);
k = x(3);
m = x(4);
```