CN115081330B 一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法 （华南理工大学）

一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据本发明公开了一种齿轮传动系统数字孪生动系统使用牛顿第二定律建立齿轮传动系统动采集具有相同齿轮参数的齿轮传动系统轴承端叶变换处理和分析；确定更新参数的类型与数化目标函数进行求解，对仿真虚拟模型进行更虚拟模型与实际物理模型虚实数据镜像更新的2S5、对采集的振动加速度信号进行快速傅里叶变换S6、确定更新参数的类型与数量，构建齿轮传,η2,...,ηn为更新参数，fD和fM分别是仿真虚拟模型和实际物理模型与更新参然后将仿真虚拟模型镜像更新的过程看成多参数求解32.根据权利要求1所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，其某一阶齿轮副在啮合线上的运动关系δij：3.根据权利要求1所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，其4.根据权利要求1所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，其运用ode15s求解器对该运动微分方程进行求解，引入辅助方程和状5.根据权利要求2所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，其6.根据权利要求1所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，其47.根据权利要求1～6任一项所述的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更5可以同时地执行，获得实时的工况，从而及时发现问题甚至预测问题的发生(Johansen,SigridS.,andNejad,etal.OnDigitalTwinConditionMonitoringApproachforDrivetrainsinMarineApplications[C].ProceedingsoftheASME201938thInternationalConferenceonOcean,OffshoreandArcticEngineering.Volume10:具有重要应用价值(FeiTao,MengZhang,YushanLiu,etal.Digitaltwindrivenprognosticsandhealthmanagementforcomplexequipment[J].CIRPAnnals,2018,(QinglinQi,FeiTao,TianliangHu,etal.Enablingtechnologiesandtoolsfordigitaltwin[J].JournalofManufacturingSystems,2019.)。数字孪生不仅可以用来务的优化操作和故障预测进行支持(Schleich,B.,N.Anwer,L.Mathieu,etal.ShapingtheDigitalTwinforDesignandProductionEngineering[J].CIRPAnnals,2017,66(CN202111618605.3)用于解决现有的数字孪生模型更新方法更新后的数字孪生模型与实6阶齿轮副在啮合线上的运动关系δij：[0022]M+C⃞+kq=T+E;[0026]其中q为系统坐标列阵；和分别表示系统坐标速度列阵和系统坐标加速度列7[0030]S4.2、设置数据采集参数并采集信号。采样总时长设为1至10s，采样频率设为,η2,...,ηn为更新参数，fD和fM分别是仿真虚拟模型和实际物理模型与更8随机生成每一个粒子的位置和速度值，分别代入到目标函数中去计算初始化的目标函数[0045](1)本发明提出的一种齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，不仅[0046](2)对比现有的数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，本发明对仿真虚拟模型的[0047](3)对比现有的数字孪生模型虚实数据镜像更新方法，本发明还可以从求解过程[0049]图1是本发明方法实施例中齿轮传动系统数字孪生模型虚实数据镜像更新方法流[0052]图4是本发明实施例1中输入转速1000rpm、输出负载150N·m下的动态响应信号[0054]图6是本发明实施例1中将数据采集系统采集得到的振动信号转换为频域信号的[0055]图7是本发明实施例1中仿真虚拟模型更新前后的振动响应与实际物理模型振动[0056]图8是本发明实施例2中仿真虚拟模型更新前后的振动响应与实际物理模型振动[0057]图9是本发明实施例3中仿真虚拟模型更新前后的振动响应与实际物理模型振动9百分比分成三组。第一组是输入转速占50负载力矩占50％。第二组是输入转速占80%,2分别为输入轴和输入轴齿轮、输出轴和输出轴齿轮简化后绕旋转轴线的当量转动惯in[0071]M+cj+kq=T+E;[0078]S4.2、设置数据采集参数并采集信号。采样总时长设为10s，采样频率设为c1ω28220.5机生成每一个粒子的位置和速度值，分别代入到目标函数中去计算初始化的目标函数值，[0095]以正常状态下的单极定轴齿轮传动系统为例，当更新参数中输入转速占80负[0099]M+C⃞+kq=T+E;方程和状态向量，并将运动微分方程进行变形，带入到求解器中。设置求解时间长度为机生成每一个粒子的位置和速度值，分别代入到目标函数中去计算初始化的目标函数值，[0117]虚拟模型更新前后的振动响应与实际物理模型振动响应信号的对比，如图8的a、[0119]以正常状态下的单极定轴齿轮传动系统为例，当更新参数中输入转速占20负方程和状态向量，并将运动微分方程进行变形，带入到求解器中。设置求解时间长度为机生成每一个粒子的位置和速度值，分别代入到目标函数中去计算初始化的目标函数值，