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《南京航空航天大学》 2010年
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频域模态参数识别研究及其软件实现

孙鑫晖  
【摘要】:本文的主要内容包括频域内确定性及不确定性MIMO模态参数识别方法,环境激励下的模态参数识别方法,模态参数不确定性的计算以及算法的软件实现。 在确定性框架中,深入研究了基于频响函数右矩阵分式模型的模态参数识别方法,对s域、Z域中正交基函数的识别能力进行了比较,在Z域中研究了算法的快速实现。给出一种基于频响函数左矩阵分式模型的模态参数识别方法。 针对有限测量数据情况下频响函数不易准确估计的问题,研究了直接使用输入、输出数据DFT谱(IO谱)的模态参数识别方法。根据频响函数所采用参数模型,分别实现了基于公分母模型与基于左矩阵分式模型的两种识别方法。采用GARTEUR仿真算例对两种方法进行了验证,结果表明左矩阵分式模型识别方法要明显优于公分母模型识别方法,尤其是密集模态的识别。在不确定性框架中,实现了基于极大似然估计的模态参数识别方法。该方法采用离散时间域中频响函数右矩阵分式模型,使用噪声的协方差矩阵作为加权信息。在最小二乘估计的基础上,通过对极大似然函数进行迭代优化,得到精度更高的模态参数识别结果。根据Cramer-Rao下界不等式,在增加少量计算的情况下获得识别结果的统计信息,增加了模态参数识别的可靠性。采用GARTEUR仿真算例与汽车车架实测算例对算法进行了验证。 在模态参数识别中,测量噪声的干扰导致识别结果中存在不确定性,这种不确定性可以由模态参数的方差进行描述。通过对测量频响函数与模态参数之间进行一阶灵敏度分析,给出了CMIF、FDPR、polyLSCF这三种频域识别方法中模态参数方差的估计方法。Monte Carlo模拟结果表明:在噪声不高的情况下,一阶灵敏度分析已经具有较高的精度。 以半功率谱密度为基础,研究了环境激励下的模态参数识别。根据半功率谱密度与频响函数之间的相似数学表达式,因此将EMA方法用于环境激励下的模态参数识别。讨论了正时延相关函数点数、指数窗、响应信号长度对识别结果的影响。给出了工程应用中多组测量数据的处理方法。针对结构状态监测中对自动模态识别技术的需求,提出了一种基于模糊聚类的稳定图自动分析方法,实现了结构模态的自动选取。 在Visual C++平台下,实现了模态参数识别软件N-Broband。该软件以宽频带模态参数识别为特色,适用于EMA与OMA情况,并且能够与有限元软件分析结果进行相关分析。通过振动台夹具的模态试验对软件进行了一个完整应用。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN911.4;TP311.52

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 田行伟;石莹;;带相关噪声的非方广义系统降阶Kalman递推滤波器[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
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7 胡彦超;陈章位;;基于傅式正交多项式的整体频响函数拟合算法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
8 陈艳锋;吴新跃;谢最伟;;某船用带阻尼板齿轮振动分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
9 王得刚;赵春雨;闻邦椿;;基于HyperMesh的车身模态分析[A];第三届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2007年
10 于开平;董好志;;基于前向神经网的时变非线性结构系统辨识快速递推最小二乘法[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
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6 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
7 刘强;基于复杂系统的铁路客流预测方法研究[D];中国铁道科学研究院;2008年
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10 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
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1 张蛟龙;平面二级倒立摆的控制策略研究[D];河南理工大学;2010年
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3 迟子孟;非线性系统降维观测器设计研究[D];哈尔滨师范大学;2010年
4 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
5 孔维峰;汽车水泵总成的动态特性研究[D];郑州大学;2010年
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8 郝卓;长轴表面滚压加工装置的设计及加工过程数值模拟的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
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10 申凡,郑敏,陈怀海,鲍明;采用频域多参考点模态识别法进行工作状态下的模态识别[J];航空学报;2002年04期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【二级参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张望喜;混凝土地基板静、动力特性试验与研究[D];湖南大学;2002年
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【相似文献】
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7 吴智丰;邹经湘;黄敦朴;;结构模态参数识别讲座[J];振动与冲击;1985年02期
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5 童若飞;空间结构模态识别与实测方法研究[D];浙江大学;2011年
6 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
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8 代煜;基于小波变换的线性及弱非线性结构动力学系统辨识方法[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 王学敏;基于Hilbert-Huang变换的桥梁监测信号分析与处理和时变模态参数识别[D];中南大学;2008年
10 何启源;基于现代时频分析的环境激励模态参数识别方法研究[D];重庆大学;2009年
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1 年秋华;储液罐平台的模态参数识别[D];大连理工大学;2010年
2 罗奎;基于自然激励技术的结构模态参数识别应用研究[D];武汉理工大学;2010年
3 郭明龙;基于时频分析的应变模态参数识别[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 张莹;钢管桁架结构的模态参数识别[D];大连理工大学;2011年
5 伍特辉;声激励下结构模态参数识别的试验研究[D];南京航空航天大学;2009年
6 孟凡通;基于模糊聚类的密集模态参数识别方法研究及实现[D];燕山大学;2012年
7 韩杰;基于传递率的工作模态参数识别方法的研究[D];太原理工大学;2012年
8 林裕裕;基于输出的海洋平台结构模态参数识别技术研究[D];中国海洋大学;2011年
9 朱添丰;基于无线传感器网络的钢管系杆拱桥模态参数识别与模型修正研究[D];华南理工大学;2012年
10 邵林峰;频域子空间模态参数识别[D];南京航空航天大学;2012年
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