Umeå universitets logga

umu.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Joint parameter and state estimation for regularized time-discrete multibody dynamics
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik. (Digital Physics)
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för fysik. (Digital Physics)ORCID-id: 0000-0002-0787-4988
Umeå universitet, Teknisk-naturvetenskapliga fakulteten, Institutionen för matematik och matematisk statistik.ORCID-id: 0000-0001-5589-4521
2025 (Engelska)Ingår i: Multibody system dynamics, ISSN 1384-5640, E-ISSN 1573-272XArtikel i tidskrift (Refereegranskat) Epub ahead of print
Abstract [en]

We develop a method for offline parameter estimation of time-discrete multibody dynamics in maximal coordinates with regularized and frictional kinematic constraints. This setting leads to unobserved degrees of freedom, which we handle using joint state and parameter estimation. Our method finds the states and parameters as the solution to a nonlinear least squares optimization problem based on the inverse dynamics and the observation error. The solution is found using a Levenberg–Marquardt algorithm with derivatives from automatic differentiation and custom differentiation rules for the complementary conditions that appear due to dry frictional constraints. We reduce the number of method parameters to the choice of the time-step, regularization coefficients, and a parameter that controls the relative weighting of inverse dynamics and observation errors. We evaluate the method using synthetic and real measured data, focusing on performance and sensitivity to method parameters. In particular, we optimize over a 13-dimensional parameter space, including inertial, frictional, tilt, and motor parameters, using data from a real Furuta pendulum. Results show fast convergence, in the order of seconds, and good agreement for different time-series of recorded data over multiple method parameter choices. However, very stiff constraints may cause difficulties in solving the optimization problem. We conclude that our method can be very fast and has method parameters that are robust and easy to set in the tested scenarios.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Springer Nature, 2025.
Nyckelord [en]
Multibody dynamics, System identification, Parameter estimation, State estimation, Inverse dynamics, Differentiable physics
Nationell ämneskategori
Fysik Beräkningsmatematik
Forskningsämne
fysik
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:umu:diva-244699DOI: 10.1007/s11044-025-10107-8ISI: 001581705300001Scopus ID: 2-s2.0-105017390005OAI: oai:DiVA.org:umu-244699DiVA, id: diva2:2001723
Forskningsfinansiär
Kempestiftelserna, SMK-2056, U56Vetenskapsrådet, 2021-04925eSSENCE - An eScience CollaborationWallenberg AI, Autonomous Systems and Software Program (WASP)Tillgänglig från: 2025-09-27 Skapad: 2025-09-27 Senast uppdaterad: 2025-10-21

Open Access i DiVA

fulltext(1701 kB)65 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 1701 kBChecksumma SHA-512
7c638da68005612030c74ba4b3ed4897928b50465c30240e0bde2376d0e6a22b268e1cdfbb8661636eb23ce82dd118cd660298ec39d5cd332f30f7954b160e7b
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Marklund, HannesServin, MartinLarson, Mats G.

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Marklund, HannesServin, MartinLarson, Mats G.
Av organisationen
Institutionen för fysikInstitutionen för matematik och matematisk statistik
I samma tidskrift
Multibody system dynamics
FysikBeräkningsmatematik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 457 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf