动力学建模与系统辨识

📚 共计 30 章节

动力学建模概述

课程介绍 · 基本概念 · 系统辨识定义与流程 · 应用领域

牛顿-欧拉法

牛顿第二定律 · 欧拉方程 · 刚体动力学 · 平面/空间运动

矢量力学刚体

拉格朗日方程

广义坐标 · 拉格朗日函数 · 保守/非保守系统

分析力学能量法

多体系统动力学

多刚体建模 · 约束铰链 · 树/闭环 · 凯恩方法

柔性体动力学

假设模态法 · 有限元 · 模态截断与降阶

机械系统动力学

齿轮传动 · 轴承转子 · 曲柄滑块 · 凸轮机构

车辆动力学

纵向/横向动力学 · 悬架 · 魔术公式轮胎

机器人动力学

串联/并联 · 关节/操作空间 · 参数辨识

机器人辨识

飞行器动力学

六自由度方程 · 旋翼 · 气动系数 · 仿真

飞行器六自由度

系统辨识基础

三要素 · 参数/非参数模型 · 辨识步骤

基础模型类

时域辨识方法

脉冲/阶跃响应 · 相关分析 · 最小二乘时域

频域辨识方法

频率响应 · 正弦扫描 · FFT · 频域最小二乘

最小二乘法

经典/递推/加权/偏差补偿最小二乘

最小二乘递推

极大似然估计

似然函数 · 预测误差法 · 数值优化

极大似然优化

子空间辨识方法

MOESP · N4SID · 确定性/随机系统

ARX与ARMAX模型

自回归 · ARX/ARMAX结构 · 阶次选择

状态空间模型辨识

状态空间 · 子空间 · 卡尔曼滤波 · 验证

状态空间卡尔曼

非线性系统辨识

Hammerstein · Wiener · NARX · 神经网络

非线性神经网络

灰色系统辨识

GM(1,1) · 灰色关联 · 预测 · 动力学结合

模型验证与评价

残差分析 · 交叉验证 · AIC/BIC · 泛化

PRBS/Chirp · 采样频率 · 预处理 · 信噪比

数据采集与处理

传感器 · 采集系统 · 异常值 · 平滑降噪

参数辨识软件工具

MATLAB工具箱 · Python (Slycot) · 开源对比

机电系统辨识案例

直流电机 · 伺服系统 · 摩擦 · 惯量阻尼

结构动力学辨识

EMA/OMA · 频响函数拟合 · 模态分析

热动力学系统辨识

热传导 · 集总参数 · 时间常数 · 热-结构耦合

热系统耦合

流体动力学系统辨识

管道流体 · 泵-阀 · 流量压力 · 水锤效应

工业过程辨识

化工反应器 · 蒸馏塔 · pH中和 · 时滞系统

先进辨识方法

集员 · 鲁棒 · 贝叶斯 · 在线/自适应

鲁棒贝叶斯

课程总结与前沿

知识体系 · 数字孪生 · AI辅助 · 趋势

前沿数字孪生