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A. Schirrer, J. Mayrhofer, S. Jakubek:
"Accurate piecewise-affine time-discrete modeling of hysteresis-coupled system dynamics";
Vortrag: 18th IFAC Symposium on System Identification SYSID 2018, Stockholm, Schweden; 09.07.2018 - 11.07.2018; in: "18th IFAC Symposium on System Identification SYSID 2018", IFAC-PapersOnLine, Elsevier, 51 (15) (2018), 6 S.

Es wird ein Modellierungsansatz vorgeschlagen, um das hysteretische Kopplungsverhalten vom Prandtl-Ishlinskii-Typ effizient in ein linear-dynamisches System einzubauen. Für einen vereinfachten elastischen Antriebsstrang mit einem nichtlinearen hysteresebehafteten Kupplungsmoment wird die Dynamik des gekoppelten Gesamtsystems zunächst in kontinuierlicher Zeit formuliert. Dann wird eine neuartige stückweise-affine Darstellung vorgeschlagen, die eine direkte, exakte Zeitdiskretisierung der sensitiven Kopplungsdynamik ermöglicht, wobei die Resonanzeigenschaften genau erhalten bleiben. Die Empfindlichkeiten der Messungen des gekoppelten Systems für Variationen der Parameter des gekoppelten Modells, einschließlich der Parameter der Hysteresekomponente, werden ausgedrückt, und es wird eine Problemformulierung zur Identifikation der Parameter mit Ausgangsfehlern angegeben. Die Effizienz der vorgeschlagenen Modellstruktur wird durch ein anhand von Messdaten parametrisiertes Modell validiert. Diese Ergebnisse bieten einen vielversprechenden Ausgangspunkt für eine vollständig gekoppelte, echtzeitfähige Systemmodellarchitektur.

A modeling approach to efficiently incorporate Prandtl-Ishlinskii-type hysteresis coupling behaviour into an otherwise linear-dynamic system is proposed. For a simplified elastic drive train with a nonlinear hysteretic coupling torque, the coupled full system dynamics is first formulated in continuous time. Then, a novel piecewise-affine representation is proposed that allows direct, exact time-discretization of the sensitive coupling dynamics, retaining the resonance properties accurately. Sensitivities of coupled-system measurements for variations in the coupled model parameters, including hysteresis component parameters, are expressed, and an output-error parameter identification problem is stated. The efficiency of the proposed model structure is validated by a model parameterized based on measurement data. These results provide a promising starting point for a fully coupled, realtime-capable system model architecture.

hysteresis model, Prandtl-Ishlinskii, time-discrete system, nonlinear dynamics, simulation

http://dx.doi.org/10.1016/j.ifacol.2018.09.109