1曲柄连杆结构参数识别Word格式.docx
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2d（p
分为旋转和往复惯性扭矩两局部；
往复惯性扭矩
巧（卩）=加尸/（卩廿（炉切+g@〞2
旋转惯性扭矩
单缸发动机气力扭矩如下
Tp©
）=pMApRf（（p）
对于N缸发动机按照发火相位的总和气力扭矩
S=A誹土@）/（卩-孤）]
2
惯性扭矩为
7；
（卩）=“尸工酚@一卩J+卩2g（e-0j]/（e-©
J}
1
其中如=年依-1）,人〞为转动局部惯量。
根据扭矩平衡关系得到
J（^）=Te^）=TP-Tr-TL-Tf（6）
其中摩擦扭损失圧力
从而得岀摩擦扭矩为
=上5*tfinep*A〞*/?
*f〔〔p〕
将上面儿个式子带入〔6〕
八叫畅+{〃屮・
专=九/^戸％〞@-狹〕］-7—〔7〕
得到二阶转速动力学模型为
&
=6
2L［/〔m-s〕g〔m-s〕］①尺瓦A"
}Mf〔＜p一吻〕］一乙一Tf
＜x2=x}+〔8〕
y=勺
〔8〕式是一个关于t的非线性二阶微分方程直接求解较为困难，将其转化为关于角度的函数
设e=卩，角域内的e和时域内的0相等，贝〔J
讽/〕=〃呼〕】==欽©
〕〔9〕;
at
沛蝕=如.住=如创〕=丄止迹〔10〕,
dtdtpdtd〔p"
2〔P
令He〕=巩0〕，
把〔10〕,〔9〕带入〔7〕得到一阶非齐次线性微分方程
^-+P〔＜p〕x〔＜p〕=Q〔〔p〕〔11〕
其中
用matlab求求微分方程表达式
symsoRJLApmTLplp2p3p4y;
f=sin（o）+R*sin（2*o）/（2*（LA2-（R*sin（o））A2）A.5）;
fori=l:
4
a（i/:
）=（subs（f,o/o-（i-l）*pi））A2;
end;
fsum=sum（a）;
g=diff（f,o）;
fori=l:
fg（i/:
）=subs（f,o/o-（i-l）*pi）*subs（g/o/o-（i-l）*pi）;
fgsum=sum（馆）；
fl=f;
f2=subs（to,o-pi）;
P=2*m*RA2*馆sum/（J+m*RA2沐fsum）;
Q=2*（Ap*R*（（pl+p3）*fl+（p2+p4）*f2）-TL）/（J+m*RA2*fsum）;
dyl=Q-P*y;
dyl=（（RA2*sin（o）A2-LA2）*（2*TL+y*（（-8*m*cos（o）*LA2*RA2*sin（o）+32*m*cos（o）*RA4*sin（o）A3-8*m*cos（o）*RA4*sin（o）+2*J*cos（o）*RA2*sin（o））/（RA2*sin（o）A2-LA2）+（2*RA2*cos（o）*sin（o）*（4*m*LA2*RA2*sin（o）A2+J*LA2-8*m*RA4*sin（o）A4+4*m*RA4*sin（o）A2-j*RA2*sin（o）A2））/（RA2*sin（o）A2-LA2）A2）-2*Ap*R*（（pl+p3）*（sin（o）+（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（l/2）））-（p2+p4）*（sin（o）-（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（l/2））））））/（4*m*LA2*RA2*sin（o）A2+J*LA2-8*m*RA4*sin（o）A4+4*m*RA4*sin（o）A2-J*RA2*sin（o）A2）
然后令k（l）=R;
k
（2）=L;
k（3）=Ap;
k（4）=J;
k（5）=m;
k（6）=TL
functiondydo=simMmodel（o,y,k,pl/p2,p3,p4）
dydo=-（2*k（6）・2*k⑶*k（l）*（（pl+p3）*（sin（o）+（k（l）*sin（2*o））/（2*（k
（2）A2-k（l）A2*sin（o）A2）A（l/2）））-（p2+p4）*（sin（o）-（k（l）*sin（2*o））/（2*（k
（2）人2・k⑴人2*sin（o）A2）A（〞2）））））/（k（4）・（4*k（l）A2*k（5）*sin（o）A2*（k
（2）A2+cos（2*o）*k（l）A2））/（k（l）A2*sin（o）A2-k
（2）A2）H2*k（l）A2*k（5）*y*（2*k
（2）A4*sin（2*o）+（5*k（l）A4*sin（2*o））/4-k（l）A4*sin（4*o）+（k（l）A4*sin（6*o））/4-2*k
（2）A2*k（l）A2*sin（2*o）+2*k
（2）八2你⑴A2*sin（4*o）））/（（k⑴A2*sin（o）A2-k
（2）A2）A2*（k（4H4*k（l）A2*k（5）*sin（o）A2*（k
（2）A2+cos（2*o）*k（l）A2））/（k（l）A2*sin（o）A2-k
（2）A2）））；
functionw=cal-speed_value（k/x）
globalplp2p3p4;
y0=（76.9280）A2;
yy=yo；
tspan=x;
fori=l:
length（tspan）-l[t,y]=ode45（@sim_model/[tspan（i）/tspan（i+l）],y0/[]/k,pl（i）/p2（i）,p3（i）/p4（i））;
yO=y（endz:
）;
yy=[yy;
yO];
end
w=yy.A0.5;
用求解微分方程的方法识别曲柄连杆结构参数
真实值：
R=0.0485;
%曲柄半径m
L=0.1410;
%连杆长度m
Ap=O・0058;
劇舌塞【何积mA2
J=0.23;
%转动惯量kg*M2,带负载或者冷启动时，转动惯量稍人-些，到达0.38-0.4m=0.33;
%单个缸往复质量kg
TL=17.8;
%随不同工况变动
1.3.1利用ll8fc据
clear;
data=xlsread（,,）；
pdata=data（:
/5:
8）;
pll=pdata（203:
400,l）;
p22=pdata（203:
400,4）;
p33=pdata（203:
400,3）;
p44=pdata（203:
400,2）;
pl=（pll+31・4346）895e3;
p2=（p22+31・0164）*6.895e3;
p3=（p33+29.3030）丹6・895e3;
p4=（p44+21・1333）*6・895e3;
owdata=data（:
/2:
3）;
xdata=（owdata（203:
400,l）-owdata（203））*pi/180;
ydata=owdata（203:
400,2）;
lb=[0.02,0.034,0.003,0.15,0.15,10）;
ub=[0.1,0.35,0.02,1,2,100];
kO=[400,400,400,400,400,120]"
;
options=optimset（,TolFun,,le-20,,TolX,/le-20/,MaxFunEvalsl/200/,Algorithm,/,trust-reg
ion-reflective'
/Display1,Iter1）;
kp=lsqcurvefit（@caLspeed_value,kO,xdata,ydata,lb,ub,options）
kpl=[o.0485;
0.14;
0.0058;
0.25;
0.15;
74]
wl=cal_speed_value（kpl,xdata）;
plot（xdata,ydata/r,/xdata/wl,,b,）;
1.3.2利用1数据
data=xlsread（1nenorm・xls1）;
pdata=data（:
z5:
pll=pdata（363:
363+228-1,1）;
p22=pdata（363:
363+228-1,2）;
p33=pdata（363:
363+228-1,3）;
p44=pdata（363:
363+228-1,4）;
pl=（pll+15.8812+14・5）★6・895e3;
p2=（p22+l3・8540+14・5）895e3;
p3=（p33+l
2・7006+14・5）*6・895e3;
p4=（p44+5.7273+14・5）*6・895e3;
owdata=da,ta（:
2:
4）;
xdata=（owdata（363:
363+228-1,1）-owdata（363,1））*pi/180;
ydata=owdata（363:
363+228-1,2）;
lb=[0.03,0.034,0.003,0.15,0.15,10];
ub=[0.1,0.35,0.02,1,2,40];
kO=[0.04,0.14,0.06,03,03,30];
options=optimset（,TolFun,,le-20z,TolX,/le-20/,MaxFunEvals,/100,,Algorithm,/,trust-region-reflective'
/Display1,^ter1）；
kp=lsqcurvefit（@cal_speed_value,kO,xdata/ydata,lb,ub/options）
%
wl=cal_speed_value（kp,xdata）;
plotfxdata^data/r^xdata^l/b1）;
13.3利用
data=xlsread（,l）;
towdata=data（:
/l:
4）;
owdata=data（—2:
xdata=（owdata（224:
1000,1）-owdata（224,1））*pi/180;
ydata=owdata（224:
1000,2）;
pll=pdata（224:
1000/l）;
p22=pdata（224:
1000/2）;
p33=pdata（224:
1000/3）；
p44=pdata（224:
1000/4）;
pl=（pll+l6.4886）*6.895e3;
p2=（p22+14.6024）»
6.895e3;
p3=（p33+13.2834）*6.895e3;
p4=（p44+4.
5723）*6.895e3;
lb=[0.03,
0.034,
0.003,
0.15,
10]；
ub=[0.1,
0.35,
乙
1,
2,
40];
z
0.06,
03
0.3,
30];
options=optimset（,TolFun,,le-20/,TolX,/le-20/,MaxFunEvalsI/100,,Algorithm,/,trust-reg
ion-reflective^^isplay1,'
iter1）；
kp=lsqcurvefit（@cal_speed_value,kO,xdata/ydata,lb,ub/options）
利用自己改进的扭矩模型进行识别。
1.5finalmodel
Tf采用ofunctiony=Tf_model__nevz211（k,o）
y=（k（l）+k
（2）*sin（o）+k（3）*sin（2*o）+k（4）*sin（3*o）+k（5）*sin（4*o））+k（6）*sin（o）・A2+k（7）*sin（2*o）・A2+k（8）*sin（3*o）・A2+k（9）*sin（4*o）・A2;
functiondydo=sim_model_Tfl（o/y/k/pl/p2/p3/p4）
dydo=-（2*（（k（6）+k（7）*sin（o）+k（8）*sin（2*o）+k（9）*sin（3*o）+k（10）*sin（4*o））+k（ll）*sin（o）.A2+k（12）*sin（2*o）.A2+k（13）*sin（3*o）.A2+k（14）*sin（4*o）.A2）-2*k（3）*k（l）*（（pl+p3）*（sin（o）+（k（l）*sin（2*o））/（2*（k
（2）A2-k（l）A2*sin（o）A2）A（l/2）））-（p2+p4）*（sin（o）-（k（l）*sin（2*o））/（2*（k
（2）A2-k（l）A2*sin（o）A2）A（l/2）））））/（k（4）-（4*k（l）A2*k（5）*sin（o）A2*（k
（2）A2+cos（2*o）*k（l）A2））/（k（l）A2*sin（o）A2-k
（2）A2））-（2*k（l）A2*k（5）*y*（2*k
（2）A4*sin（2*o）+（5*k（l）A4*sin（2*o））A-k（l）A4*sin（4*o）+（k（l）A4*sin（6*o））/4-2*k
（2）A2*k（l）A2*sin（2*o）+2*k
（2）A2*k（l）A2*sin（4*o）））/（（k（l）A2*sin（o）A2-k
（2）A2）A2*（k（4H4*k（l）A2*k（5）*sin（o）A2*（k
（2）A2+cos（2*o）*k（l）A2））/（k（l）A2*sin（o）A2-k
（2）A2）））;
functionw=cal__speed_value__Tf1（kzx）
giobalplp2p3p4;
y0=（71・6349）A2;
yy=y°
；
fori=1:
length（tspan）-1
[t,y]=ode45（Qsim_mode1_Tf,[tspan（i）,tspan（i+1）],yOz[],kzpl（i）,p2（i）,p3（i）/P4（i））;
yO=y（end,:
w=yy・人0・5;
data=xlsread（Ine_norm.xls"
5:
pll=pdata（363:
1000,l）；
p33=pdata（363:
1000,3）;
p44=pdata（363:
1000,4）;
pl=（pll+15.8812）*6.895e3;
p2=（p22+13.8540）*6.895e3;
p3=（p33+12.7006）*6.895e3;
p4=（p44+5.7273）*6.895e3;
2:
1000,l）-owdata（363,l））*pi/180;
ydata=owdata（363:
1000z2）;
kO二[0.0485,0.14,0.0058,0.23,0.4,
1,g1,1]；
-io,
0.1,
-1A
lb=[0.02,0.034,0.003,0,
o,
-le2,
-le3,
-100,
■100,
-100,-100,-100,-100];
ub=[0.1,0.35,0.026,1,
le2,
le3,
le3
100,
100,100,le2,100];
options=optimset（,TolFun,,le-20z,TolX,/le-20/,MaxFunEvals,,400z,Algorithm,/,trust-region-reflective'
/Display'
'
iter1）;
[kpzresnorm]=lsqcurvefit（@cal_speed_value_Tfl/kO,xdata/ydata/lb/
9.19262.73780.3356-0.8043-0.777720.96801.0000];
resnorm=15.6801;
wl=cal_speed_value_Tfl（kp,xdata）;
plot（xdata,ydata/r,,xdata/wl/b,）；
2只识别J,m两个参数
2・1把Tf当做常数识别（效果不好）
functiondydo=two_para_model（o,y/k/pl/p2,p3/p4）
R=48・5己-3;
%曲柄半径皿
L=141e-3;
Ap=0・0058;
新舌塞【何积mA2
dydo=-（2*k（3）-2*Ap*R*（（pl+p3）*（sin（o）+（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（V^））Hp2+p4）*（sin（o）-（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（l/2）））））/（k（l）-（4*RA2*k
（2）*sin（o）A2*（LA2+cos（2*o）*RA2））/（RA2*sin（o）A2-LA2）H2*RA2*k
（2）*y*（2*LA4*sin（2*o）+（5*RA4*sin（2*o））A-RA4*sin（4*o）+（RA4*sin（6*o））A-2*LA2*RA2*sin（2*o）+2*LA2*RA2*sin（4*o）））/（（RA2*sin（o）A2-LA2）A2*（k（l）-（4*RA2*k
（2）*sin（o）A2*（LA2+cos（2*o）*RA2））/（RA2*sin（o）A2-LA2）））;
functionw=cal_speed_value_two（k,x）
y0=（71.6349）A2;
length（tspa
[t,y]=ode45（@sim-model,[tspan（i）/tspan（i+l）]/y0,[]/k/pl（i）,p2（i）,p3（i）/p4（i））;
y0=y（end,:
y0];
data=xlsread（1ne__norm・xls1）;
pdata=data（:
363+228-1,1）;
3
63+228-1,3）;
pl=（pll+15.8812）895e3;
p2=（p22+l3・8540）*6・895e3;
p3=（p33+12.7006）*6・895e3;
p4=（p44+5・7273）*6・895e3;
k0=[0.3,0.3,30];
lb=[-1,-2,-100];
ub=[l,2,100];
options=optimset（,TolFun,,le-20,,TolX,/le-20/,MaxFunEvals,/100,,Algorithm,/,trust-region-reflective1,'
Display1,^ter1）;
kp=lsqcurvefit（@caLspeed_value_two,kO,xdata,ydata,lb,ub,options）wl=cal_speed_value_two（kp,xdata）;
plot（xdata/ydata/,r,/xdata/wl,,b,）；
方法2・2把Tf用自己所建立的模型（效果也不好）
Tf采用。
functiony=Tf_model_new211（kzo）
y=（（k（3）+k（4）*sin（o）+k（5）*sin（2*o）+k（6）*sin（3*o）+k（7）*sin（4*o））+k（8）*sin（o）A2+k（9）*sin（2*o）A2+k（10）*sin（3*o）A2+k（ll）*sin（4*o）A2）;
functiondydo=two_para_model_Tf（o，y,kppbp2，p3pp4）
新舌塞【fii积mA2
dydo=-（2*（（k（3）+k（4）*sin（o）+k（5）*sin（2*o）+k（6）*sin（3*o）+k（7）*sin（4*o））+k（8）*sin（o）A2+k⑼*sin（2*o）A2+k（10）*sin（3*o）A2+k（ll）*sin（4*o）A2）-2*Ap*R*（（pl+p3）*（sin（o）+（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（l/2）））-（p2+p4）*（sin（o）-（R*sin（2*o））/（2*（LA2-RA2*sin（o）A2）A（l/2）））））/（k（l）-（4*RA2*k
（2）*sin（o）A2*（LA2+cos（2*o）*RA2））/（RA2*sin（o）A2-LA2））-（2*RA2*k
（2）*y*（2*LA4*sin（2*o）+（5*RM*sin（2*o））A-RA4*sin（4*o）+（RA4*sin（6*o））A-2*LA2*RA2*sin（2*o）+2*LA2*RA2*sin（4*o）））/（（RA2*sin（o）A2-LA2）A2*（k（l）-（4*RA2*k
（2）*sin（o）A2*（LA2+cos（2*o）*RA2））/（RA2*sin（o）A2-LA2）））;
functionw=cal_speed_vaIue_two_Tf（k,x）
y
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