L0 · 从物理到数据:惯量与阻尼的影响
方程中有两种不同效应:
J越大,速度越难改变。同样的力矩产生更小的加速度。b越大,运动时耗散的能量越多。力矩较小或为零时,速度衰减更快。
拟合输入使用扫频信号(chirp),频率随时间改变。这样既有较慢运动,也有较快变化,有助于分离与加速度有关的惯量效应和与速度有关的阻尼效应。验证输入是另一段多正弦信号(multisine),用来检验模型对未参与拟合运动的预测。
- 拟合位置、验证位置;
- 拟合速度、验证速度。
黑色真实系统曲线是观测目标;橙色初始模型是未校准的基线;蓝色辨识后模型是拟合结果。从速度图观察加速度差异,从位置图观察累积的位置差异。残差较小说明模型在本次实验中重现了对应的观测量。
只改一个设置
在本地 Marimo 课程中修改初始模型的阻尼,保持真值和输入不变。橙色曲线会立即变化;蓝色结果保持原样,并标记为与当前设置不一致。点击 Run identification(运行辨识),从新的初始值再次拟合。成功时应仍收敛到相同的 Oracle 参数。
比较新的初始预测与完成后的拟合,再检查验证结果。这样既能看到初始猜测怎样改变误差,也能检查拟合是否仍然得到有效结果。
想一想
增大惯量最直接影响的是瞬时加速度,还是施加力矩的符号?答案是加速度。只有实验使参数的影响在数据中显现,数据才有助于估计这个参数。