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Surrogate Model Based Fast Solution Method for Dynamics of Mechanisms with Friction

Year: 2025

Type: article

Abstract: 摘要：关节摩擦对机构的动力学行为有显著影响。在重载或机构中有球铰的场景中，构件间常用滑动关节连接，其关节摩擦力与约束力有关，因此约束力不能在广义坐标形式的动力学方程中被消去，导致机构正向动力学由一组微分-代数方程描述，未知中间变量过多，动力学的实时求解不容易实现。针对这一问题，提出基于代理模型的含摩擦机构动力学快速求解方法。首先利用约束力有关的连续Stribeck摩擦模型，构建光滑的机构动力学方程，对含摩擦机构进行物理建模；其次采用单隐层神经网络构建机构动力学的代理模型，将机构正向动力学方程简化为常微分方程，大大减少需要求解的未知中间变量。最后，通过管片拼装机的液压举升系统来验证所提出方法的有效性和优越性，最大误差为0.023 4 mm，平均节省了99.89%的求解时间，证明在含滑动摩擦的机构动力学分析中，所提出方法可以在保证精度的前提下显著提升计算效率。

Source: Journal of Mechanical Engineering

Authors: WEI Qi, TAO Jianfeng, SUN Hao, Xu Shuang, LIU Chengliang

Institutions: Shanghai Jiao Tong University, State Key Laboratory of Mechanical System and Vibration

Language: English

Topic: Dynamics and Control of Mechanical Systems

Subfield: Control and Systems Engineering

Field: Engineering

Domain: Physical Sciences

Open Access status: diamond

OpenAlex ID: W4417484792

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