基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法

1.本技术涉及风机技术领域，特别涉及一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法。


背景技术：

2.风机动力特性复杂且受环境因素影响非常大，对于此种复杂动力结构一般是采用复杂模型来提升风机结构模型的置信度。但现有的复杂有限元模型修正需要建立全阶模型且需要不断调取有限元包来修正大量参数，耗时耗力，无法快速对实际风机结构做出时域分析。
3.因而现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法。
5.为了解决上述技术问题，本技术实施例第一方面提供了一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，所述修正方法包括：
6.构建风机结构的数值模型；
7.基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；
8.获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。
9.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述构建风机结构的数值模型具体包括：
10.基于风机结构进行有限元建模，得到风机结构的数值模型。
11.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述构建风机结构的数值模型之后，所述方法还包括：
12.对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数；
13.基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正，并将预修正后的数值模型作为所述风机结构对应的数值模型。
14.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数具体包括：
15.对所述数值模型进行预设次数的冲击荷实验，并获取每次冲击荷实验对应的作用点的实验时域数据；
16.对获取到的各实验时域数据进行识别，以得到所述风机结构对应的模态参数，其
中，所述模态参数包括模态频率，模态振型和模态阻尼比。
17.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正具体包括：
18.基于弹性刚度比值建模模拟模态频率，并基于模拟的模态频率和实测的模态频率构建目标函数，其中，所述弹性刚度比值为预修正后的弹性刚度和预修正前的弹性刚度构的；
19.确定弹性刚度比值的搜索范围，并在所述搜索范围内对所述弹性刚度比值进行搜索以得到预修正后的数值模型。
20.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程具体包括：
21.基于所述质量和刚度矩阵计算阻尼矩阵；
22.基于所述质量、刚度矩阵以及阻尼矩阵构建动力学方程，并将所述动力学方程转换为系统动力学响应的状态空间方程。
23.所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程为：
[0024][0025]
y(t)＝gcx(t) jc[f(t) f(t)].
[0026][0027]
gc＝[-s
acc
m-1kꢀ‑sacc
m-1
c],jc＝s
acc
m-1sp
.
[0028]
其中，f(t)表示虚拟力，m表示质量，k表示刚度矩阵，c表示阻尼矩阵，s
p
表示虚拟力与冲击荷载的影响矩阵，u表示风机结构位移，s
acc
表示时域影响矩阵，f(t)表示作用力。
[0029]
所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力具体为：
[0030]
基于所述时域数据确定时域影响矩阵；
[0031]
基于所述冲击荷载和所述时域影响矩阵，通过基于高斯过程的潜在力模型算法求解所述系统动力学响应的状态空间方程以得到虚拟力。
[0032]
所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述虚拟力的作用点为所述冲击荷载的作用点。
[0033]
所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，其中，所述冲击荷载的作用点为位于所述风机结构的顶部。
[0034]
本技术实施例第二方面提供了一种风机结构时域响应的预测方法，应用如上所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，所述方法包括：
[0035]
基于所述修正方法构建基于虚拟力的风机结构模型确定待预测风机结构的系统动力学响应的状态空间方程；
[0036]
对于每个预测时刻，获取所述待预测风机结构上的第一预测点在所述预测时刻的冲击荷载和时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程确定所述预测时刻对应的虚拟力；
[0037]
基于所述虚拟力和系统动力学响应的状态空间方程，预测风机结构上第二预测点在所述预测时刻的预测加速度。
[0038]
所述风机结构时域响应的预测方法，其中，虚拟力的作用点为第一预测点，并虚拟力的作用方向与冲击荷载的作用方向相同。
[0039]
本技术实施例第三方面提供了一种基于虚拟力的风机结构模型的修正装置，所述修正装置包括：
[0040]
构建模块，用于构建风机结构的数值模型；
[0041]
建立模块，用于基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量，刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；
[0042]
修正模块，用于获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。
[0043]
本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上任一所述的以实现如上所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法中的步骤，和/或以实现如上所述的风机结构时域响应的预测方法中的步骤。
[0044]
本技术实施例第五方面提供了一种终端设备，其包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
[0045]
所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；
[0046]
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上任一所述的以实现如上所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法中的步骤，和/或实现如上所述的风机结构时域响应的预测方法中的步骤。
[0047]
有益效果：与现有技术相比，本技术提供了基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法，修正方法包括构建风机结构的数值模型；基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量，刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。本技术通过在数值模型上叠加虚拟力来对数字模型进行修正，无需反复进行有限元调包，简化了风机结构模型的修正步骤，提高了风机结构模型的修正效率，从而可以快速对实际风机结构做出时域分析。
附图说明
[0048]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不符创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的
附图。
[0049]
图1为本技术提供的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法的流程图。
[0050]
图2为本技术提供的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法的一个示例的流程框图。
[0051]
图3为风机结构的一个示例图。
[0052]
图4为数值模型的示例图。
[0053]
图5为冲击荷载与时间的关系图。
[0054]
图6为图5中a处的放大图。
[0055]
图7a为经过预修正(频域修正)前后的节点1的加速度对比曲线图。
[0056]
图7b为经过预修正(频域修正)前后的节点2的加速度对比曲线图。
[0057]
图7c为经过预修正(频域修正)前后的节点3的加速度对比曲线图。
[0058]
图8为虚拟力作用的示意图。
[0059]
图9为虚拟力与时间的关系图。
[0060]
图10为图9中b处的放大图。
[0061]
图11a为经过基于虚拟力修正(时域修正)前后的节点1的加速度对比曲线图。
[0062]
图11b为经过基于虚拟力修正(频域修正)前后的节点2的加速度对比曲线图。
[0063]
图11c为经过基于虚拟力修正(频域修正)前后的节点3的加速度对比曲线图。
[0064]
图12为本技术提供的基于虚拟力的风机结构模型的修正装置的结构原理图。
[0065]
图13为本技术提供的终端设备的结构原理图。
具体实施方式
[0066]
本技术提供一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法及预测方法，为使本技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0067]
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0068]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0069]
应理解，本实施例中各步骤的序号和大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0070]
经过研究发现，风机动力特性复杂且受环境因素影响非常大，对于此种复杂动力
结构一般是采用复杂模型来提升风机结构模型的置信度。但现有的复杂有限元模型修正需要建立全阶模型且需要不断调取有限元包来修正大量参数，耗时耗力，无法快速对实际风机结构做出时域分析。
[0071]
为了解决上述问题，在本技术实施例中，构建风机结构的数值模型；基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量和刚度矩阵记忆计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。本技术通过在数值模型上叠加虚拟力来对数字模型进行修正，无需反复进行有限元调包，简化了风机结构模型的修正步骤，提高了风机结构模型的修正效率，从而可以快速对实际风机结构做出时域分析。
[0072]
下面结合附图，通过对实施例的描述，对申请内容作进一步说明。
[0073]
本技术实施例提供了一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，通过虚拟力对风机结构模型进行修正，可以解决风机结构时域模型修正效率低和实际公开时域拟合难以实现的问题，可以采用修正后的风机结构模型进行时域响应模拟和预测，适用于风机预测和数字孪生的技术领域。同时，本技术实施例提供的修正方法进需要使用少量的传感器数据即完成时域修正，实现快速准确的时域拟合。
[0074]
如图1和图2所示，本实施例提供的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法具体包括：
[0075]
s10、构建风机结构的数值模型。
[0076]
具体地，风机结构可以为实际风机结构，也可以是简化风机结构，其中，风机结构上设置若干传感器。例如，风机结构为如图3所示的dtu 10mw风机1：100的缩尺模型的简化风机结构，该简化风机结构上设置有三个加速度计，三个设置有加速度计的位置分布记为节点1、节点2和节点3。
[0077]
数值模型模拟风机结构进行有限元建模得到的。在本技术实施例的一个应用场景，该应用场景中风机结构受到冲击激励，相应的，在该应用场景中，数值模型为根据模拟冲击荷载下的风机结构进行有限元建模得到的。其中，风机结构的有限元建模过程可以采用现有方法，这里不具体说明，进给出一个例子。
[0078]
举例说明：假设风机结构为如图3所示的简化风机结构，在ansys中使用beam188单元通过精确列出结构中心点的坐标和规定梁截面的方式对简化风机结构的铝管和铝管上方的质量块进行建模，并用beam188单元将铝管和质量块连接。然后，在结构底部，使用弹簧模拟螺栓连接，并采用线性弹簧单元combine14建立水平、竖直、旋转方向的弹簧，这些弹簧一端连接到结构最底部节点，另一端固结，以得到如图4所示的数值模型。
[0079]
在本技术实施例的一个实现方式中，所述构建风机结构的数值模型之后，所述方法还包括：
[0080]
h10、对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数；
[0081]
h20、基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正，并将预修正后的数值模型作为所述风机结构对应的数值模型。
[0082]
具体地，在步骤h10中，所述模态参数包括模态频率，模态振型和模态阻尼比，模态参数是基于实际简化风机结构对冲击荷实验的响应提取到的。也就是说，通过对风机结构进行冲击荷实验，然后通过风机结构上的传感器采集风机结构的响应数据，并基于响应数据确定风机结构对应的模态参数。在本技术实施例中，风机结构上设置有加速度计，通过加速度计采集风机结构在冲击荷载作用下的加速度，然后基于采集到的加速度来确定风机结构的模态参数，也就是说，本技术实施例中的时域数据为加速度。
[0083]
在本技术实施例的一个实现方式中，所述对风机结构进行冲击荷实验，得到所述风机结构对应的模态参数具体包括：
[0084]
h11、对所述数值模型进行预设次数的冲击荷实验，并获取每次冲击荷实验对应的作用点的实验时域数据；
[0085]
h12、对获取到的各实验时域数据进行识别，以得到所述风机结构对应的模态参数。
[0086]
具体地，预设次数为预先设置的，例如，10次，12次等。预设次数的冲击荷实验中的每次冲击荷实验均是在风机结构处于静置状态下进行的，这样可以提高获取到的实验时域数据的准确性。其中，冲击荷实验对应的作用点可以为预先设置的，例如，冲击荷实验对应的作用点为如图3所示的节点1，或者是，如图3所示的节点2，或者是，如图3所示的节点3等。在本技术实施例中，冲击荷实验对应的作用点为风机结构的顶部，即为如图3所示的节点1。
[0087]
举例说明：力锤的型号为model pcb-086d05，最大测量值22,240n，灵敏度为0.23mv/n；风机结构上设置有三个单轴加速度传感器，三个单轴加速度传感器型号均为model pcb-333b32，灵敏度分别为100.4mv/g、100.7mv/g、100.4mv/g；采集卡型号为model ni 9231。对风机结构进行冲击荷载试验，如图5和图6所示，每次通过力锤敲击节点1会产生一个测量的冲击力和三个位置的加速度，采样频率为5120hz。每次记录15s，待风机结构加速度完全恢复静置时的波动后，进行下一次敲击，一共进行十次冲击荷实验以得到十组实验时域数据。
[0088]
此外，对获取到的各实验时域数据进行识别可以采用随机子空间识别方法(subspace)对实验时域数据进行识别，以识别到前三阶模态频率，模态振型，和模态阻尼比，并将获取到的前三阶模态频率，模态振型以及模态阻尼作为风机结构的模态参数。
[0089]
进一步，在步骤h20中，对数值模型进行修正指的是对数值模型中的模型参数进行修正，例如，数值模型的待修正模型参数包括水平方向的弹性刚度，或者是，数值模型的待修正模型参数包括旋转方向的弹性刚度，或者是，数值模型的待修正模型参数包括水平方向的弹性刚度和旋转方向的弹性刚度等。在本技术实施例中，数值模型的待修正模型参数包括水平方向的弹性刚度参数和旋转方向的弹性刚度参数，其修正过程可以通过优化算法对待修正参数进行寻优的方式来实现，例如，采用遗传算法、粒子群搜索算法等。
[0090]
在本技术实施例的一个实现方式中，所述基于所述模态参数对所述数值模型进行预修正具体包括：
[0091]
h21、基于弹性刚度比值建模模拟模态频率，并基于模拟的模态频率和实测的模态频率构建目标函数；
[0092]
h22、确定弹性刚度比值的搜索范围，并在所述搜索范围内对所述弹性刚度比值进行搜索以得到预修正后的数值模型。
[0093]
具体地，目标函数为基于模态频率构建的，用于反应模拟频率与实测频率的误差，通过基于目标函数进行寻优可以使得数值模型确定模拟频率与实测频率的误差变小，从而提高基于数值模型确定的模拟频率的准确性。当然，在实际应用中，还可以基于其他模态参数来构建目标函数，例如，基于模态振型等，这里就不具体说明。
[0094]
进一步，模拟的模态频率是基于弹性刚度比值建模模拟得到的，其中，弹性刚度比值用于对模态参数进行修正，即弹性刚度比值用于对
[0095]
为预修正后的弹性刚度和预修正前的弹性刚度构的。相应的，所述目标函数的表达式可以为：
[0096]
j＝∑f
e-f(θ)|/fe[0097]
其中，f(θ)表示模拟的模态频率，θ表示弹性刚度比值，fe表示实测的模态频率。
[0098]
搜索范围为预先为弹性刚度比值设定的，弹性刚度比值的取值需要再该搜索范围内，也就是说，在该搜索范围中确定一个弹性刚度比值，使得基于该弹性刚度比值的目标函数最优。在本申实施例中，搜索范围可以为0.8-1.2，当然，在实际应用中，搜索范围可以根据实际情况确定，例如，0.9-1.1,0.7-1.3等。
[0099]
进一步，搜索过程可以为在有限元的命令流中在水平方向的弹性刚度和旋转方向的弹性刚度上乘以弹性刚度比值以调整数值模型，然后根据调整后的数值模型确定模拟的模态频率，根据模型模拟的频率和实测的模态频率来确定目标函数值，并基于目标函数值来更新最优弹性刚度比值，然后再重复在搜索范围寻找弹性刚度比值的过程，以得到弹性刚度比值最优解，最后基于弹性刚度比值最优解修正数值模型，以得到预修正后的数值模型。其中，弹性刚度比值最优解的搜索过程可以采用遗传算法等。
[0100]
本技术实施例通过基于模拟的模态频率和实测的模态频率确定的目标函数对数值模型进行预修正，通过提高数值模型的模型准确性，改善时域结构的相位匹配。但是，如表示1所述的数值模型预修正前后的风机结构的模态频率，以及如图7a、图7b和图7c所示的时域拟合结果可知，在对数值模型进行预修正后，数值模型的时域结果的相位匹配得到改善，但仍然与实测值均有较大误差。因此，在对数值模型进行预处理后，还需要基于虚拟力对数值模型进行修正。此外，值得说明书的是，在基于虚拟力对数值模型进行修正之前，可以对数值模型进行预修正，也可以不进行预修正，也就是说，在通过有限元建模得到数值模型后，如果其频域数据比较匹配实际结构，可以直接对数值模型进行基于虚拟力的修正，如果不匹配，就要先对数值模型进行预修正(即频域修正)，再对预修正后的数值模型进行基于虚拟力的修正。
[0101]
表1数值模型预修正前后的风机结构的模态频率
[0102][0103]
s20、基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程。
[0104]
具体地，所述系统动力学响应的状态空间方程用于描述冲击荷载和虚拟力作用下系统的时域响应，也就是说，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力。所述质量和刚度矩阵通过数值模型得到的，例如，通过使用ansys中的hbmat命令提取数值模型的质量和刚度矩阵。所述阻尼矩阵是通过瑞利阻尼假定由实测模态阻尼比和上述质量和刚度矩阵共同确定的。
[0105]
在本技术实施例的一个实现方式中，所述基于所述数值模型构建立系统动力学响应的状态空间方程具体包括：
[0106]
基于所述质量和刚度矩阵计算阻尼矩阵；
[0107]
基于所述质量、刚度矩阵以及阻尼矩阵构建动力学方程，并将所述动力学方程转换为系统动力学响应的状态空间方程。
[0108]
具体地，阻尼矩阵为根据质量和刚度矩阵计算得到的，也就是说，在获取到质量和刚度矩阵后，根据冲击荷试验得到系统模态阻尼比和模态频率，计算瑞丽阻尼系数并计算阻尼矩阵，其中，阻尼矩阵的计算过程可以采用现有方法，这里不具体说明。
[0109]
进一步，所述动力学方程可以表示为：
[0110][0111]
其中，u表示风机结构位移，表示虚拟力，s
p
表示虚拟力与冲击荷载的影响矩阵，p(t)表示冲击荷载。
[0112]
在本技术实施例中，冲击荷载和虚拟力与冲击荷载的影响矩阵均为已知的，这是由于本技术实施例是针对风机结构受到冲击荷载时的情况，虚拟力的作用点与冲击荷载的作用点相同用于捕获系统的复杂性和来自外部的激励不确定性。可以理解的是，虚拟力的作用点为所述冲击荷载的作用点。其中，冲击荷载的作用点可以为位于所述风机结构的顶部，或者是，风机结构的中部，或者是，风机结构的底部等。在本技术实施例中，冲击荷载的作用点可以为位于所述风机结构的顶部。
[0113]
在获取到动力学方程后，将动力学方程转换为系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程为：
[0114][0115]
y(t)＝gcx(t) jc[f(t) f(t)].
[0116][0117]
gc＝[-s
acc
m-1
k-s
acc
m-1
c],jc＝s
acc
m-1sp
.
[0118]
其中，表示虚拟力，m表示质量，k表示刚度矩阵，c表示阻尼矩阵，s
p
表示虚拟力与冲击荷载的影响矩阵，u表示风机结构位移，s
acc
表示时域影响矩阵，f(t)表示冲击荷载对应的作用力。
[0119]
s30、获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。
[0120]
具体地，作用点为叠加虚拟力的作用点，也就是说，获取需要叠加虚拟力的作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，然后基于冲击荷载、所述时域数据以并利用所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，再将虚拟力叠加在所述冲击荷载的作用点。当然，在实际应用中，也可以将风机结构上的任意一点作为作用点，然后再获取冲击荷载和时域数据，最后将基于获取到的冲击荷载和时域数据确定虚拟力作用到该作用点。
[0121]
在本技术实施例的一个实现方式中，所述基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力具体为：基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过基于高斯过程的潜在力模型算法求解所述系统动力学响应的状态空间方程以得到虚拟力。其中，基于高斯过程的潜在力模型算法(gplfm算法)为现有算法，这里就不具体进行说明。在本技术实施例式中，如图8所示，将虚拟力作用于最上方的作用点，并且只使用最上方节点1的加速度作为已知响应来计算虚拟力，如图9和如图10所示，gplfm方法计算出了虚拟力，并且结果显示力后续始终在0上下浮动。
[0122]
为了进一步说明本技术实施例提供的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法的效果，本技术实施例将虚拟力作为已知力，基于虚拟力、冲击荷载并利用状态空间方程来进行时域分析，计算如图8所示的三个节点的时域数据，并与三个节点的真实时域数据进行比较。如图11a、图11b和图11c可知，基于虚拟力修正后的风机结构模型确定的加速度的相位匹配较时域修正之前有明显提升，吻合效果良好。
[0123]
综上所述，本实施例提供了一种基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，修正方法包括构建风机结构的数值模型；基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。本技术通过在数值模型上叠加虚拟力来对数字模型进行修正，无需反复进行有限元调包，简化了风机结构模型的修正步骤，提高了风机结构模型的修正效率，从而可以快速对实际风机结构做出时域分析。
[0124]
基于上述基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，本实施例提供了一种风机结构时域响应的预测方法，应用如上所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，所述方法
包括：
[0125]
基于所述修正方法构建基于虚拟力的风机结构模型确定待预测风机结构的系统动力学响应的状态空间方程；
[0126]
对于每个预测时刻，获取所述待预测风机结构上的第一预测点在所述预测时刻的冲击荷载和时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程确定所述预测时刻对应的虚拟力；
[0127]
基于所述虚拟力和系统动力学响应的状态空间方程，预测风机结构上第二预测点在所述预测时刻的预测加速度。
[0128]
所述的风机结构时域响应的预测方法，其中，所述虚拟力的作用点为第一预测点，并虚拟力的作用方向与冲击荷载的作用方向相同。
[0129]
基于上述基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，本实施例提供了一种基于虚拟力的风机结构模型的修正装置，如图12所示，所述修正装置包括：
[0130]
构建模块100，用于构建风机结构的数值模型；
[0131]
建立模块200，用于基于所述数值模型确定质量和刚度矩阵，并基于所述质量、刚度矩阵以及计算的阻尼矩阵构建系统动力学响应的状态空间方程，其中，所述系统动力学响应的状态空间方程的未知量包括冲击荷载、冲击荷载下的时域数据以及虚拟力；
[0132]
修正模块300，用于获取风机结构的一作用点的冲击荷载和所述冲击荷载下的时域数据，基于所述冲击荷载和所述时域数据，通过所述系统动力学响应的状态空间方程计算虚拟力，将所述虚拟力叠加至所述数值模型以得到所述冲击荷载的获取时刻对应的风机结构模型。
[0133]
基于上述基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，本实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上述实施例所述的基于虚拟力的风机结构模型的修正方法中的步骤。
[0134]
基于上述基于虚拟力的风机结构模型的修正方法，本技术还提供了一种终端设备，如图13所示，其包括至少一个处理器(processor)20；显示屏21；以及存储器(memory)22，还可以包括通信接口(communications interface)23和总线24。其中，处理器20、显示屏21、存储器22和通信接口23可以通过总线24完成相互间的通信。显示屏21设置为显示初始设置模式中预设的用户引导界面。通信接口23可以传输信息。处理器20可以调用存储器22中的逻辑指令，以执行上述实施例中的方法。
[0135]
此外，上述的存储器22中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
[0136]
存储器22作为一种计算机可读存储介质，可设置为存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令或模块。处理器20通过运行存储在存储器22中的软件程序、指令或模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述实施例中的方法。
[0137]
存储器22可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。例如，u盘、移动
硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
[0138]
此外，上述存储介质以及终端设备中的多条指令处理器加载并执行的具体过程在上述方法中已经详细说明，在这里就不再一一陈述。
[0139]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。