近日，东南大学机械工程学院、江苏省空天机械装备工程研究中心费庆国教授团队在非线性系统识别方面取得重要进展，相关研究成果以“Identification of nonlinear stiffness and damping parameters using a hybrid approach”发表在航空航天领域国际顶级期刊上。《AIAA Journal》作为美国航空航天学会（American Institute of Aeronautics and Astronautics，AIAA）主刊，是航空航天领域最具国际影响力的期刊之一。
随着空间飞行器向大型化、高精度趋势发展，空间对接与可展开机构是大型飞行器实现在轨建造与装配的关键部件，空间结构、机构的动力学分析对在轨对接、展开过程的控制及高精密载荷的运行环境有着重要影响，如何确定航天器结构中非线性特性（如机构连接间隙导致的接触问题等）已经成为一项具有挑战性的任务，尤其是结构同时表现出刚度和阻尼相关的非线性行为时。有效识别航天器的非线性特性，为航天器结构高可靠、高精度、长寿命等发展提供了有力的技术支持。
本文提出了一种新型混合非线性辨识方法。该方法的显著特点是将恢复曲面理论与子空间算法相结合，先对非线性源进行特征化，后对非线性源进行鲁棒性识别。所提出的多参数非线性辨识策略包括以下步骤：（I）基于RFS图对非线性阻尼特性进行初步估计；（II）将非线性反馈力引入非线性子空间算法，得到系统的非线性状态空间表示；（III）最后，根据非线性贡献指数确定非线性系数。通过仿真算例，验证了该方法可以有效识别多个非线性源，在航空航天领域具有重要的工程应用价值。
该论文第一作者为博士研究生朱锐，通讯作者为费庆国教授，研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年科学基金等项目资助。
Rui Zhu, Qingguo Fei, Dong Jiang, S. Marchesiello, and D. Anastasio. Identification of nonlinear stiffness and damping parameters using a hybrid approach. AIAA Journal, 2021.
图 1 工程应用