本文關鍵詞：基于正則化方法的動載荷識別技術研究及應用

  更多相關文章： 載荷識別 沖擊載荷 確定性載荷 隨機載荷 不適定性 正則化技術 系統(tǒng)識別

【摘要】：動載荷的確定在系統(tǒng)的故障診斷、參數(shù)識別和振動控制等方面起著關鍵的作用。另外,在船舶領域,螺旋槳所受的流體激勵力,是船舶設計、生產(chǎn)試驗中最重要的參數(shù)之一,如何有效的獲知該激勵力已成為一項關鍵問題。因此,基于以上背景,對動態(tài)載荷識別技術的研究就顯得很有意義。本文提出了對沖擊載荷、周期載荷和隨機載荷三類載荷的識別辦法。針對識別過程中的不適定性,提出采用正則化技術進行處理。為了將載荷識別技術用之于工程,文中對實際船舶螺旋槳縱向推力進行了識別,且對識別結果進行了討論。本文的主要研究工作如下:1、提出了對狀態(tài)空間載荷的識別技術,將周期載荷和隨機載荷的識別模型統(tǒng)一為一個識別模型。針對載荷識別問題的不適定性,提出采用了正則化技術來處理該問題,且在識別中對各種正則化參數(shù)確定準則進行了數(shù)值對比研究。接著,對空氣中的槳-軸-艇耦合系統(tǒng)的縱向激勵力的識別進行了試驗研究。2、文中將識別技術引入到了對船舶螺旋槳縱向推力的識別研究中,對實際試驗船舶螺旋槳的縱向推力進行了識別,并對結果進行了分析,并在數(shù)值仿真實驗中對推力識別過程中的若干問題進行了討論。3、在實際情況下,由于載荷識別中形成結構求逆矩陣所需的數(shù)據(jù)往往無法測量得到,因此常借助有限元模型來獲取。針對構建的有限元模型相對于實測結構不夠精確的問題,文中提出采用優(yōu)化方法對有限元模型進行修正的技術,并對螺旋槳-軸系系統(tǒng)進行了數(shù)值仿真修正研究,為提高螺旋槳縱向推力的識別精度奠定了基礎。最后在不銹鋼梁上對該修正方法進行了試驗驗證,檢驗了其可靠性。4、根據(jù)沖擊載荷和響應之間的卷積積分關系,文中提出將卷積積分關系離散化,建立了一種時域沖擊載荷識別模型。為了解決沖擊載荷識別過程中的不適定性,文中提出采用一種新的正則化算子來處理。通過數(shù)值仿真和試驗的方法研究了識別方法的有效性,并將識別結果與基于傳統(tǒng)的正則化法的識別結果進行了對比研究。5、在頻域內(nèi)提出了一種對非線性系統(tǒng)的動態(tài)載荷識別技術。由于識別過程中,非線性系統(tǒng)參數(shù)是未知的,文中先采用子空間識別技術對系統(tǒng)進行了辨識,接著利用辨識出的系統(tǒng)參數(shù)構建識別模型,最后利用識別模型和響應數(shù)據(jù)對載荷進行識別。為了驗證方法的有效性,文中分析研究了作用于單自由度和多自由度非線性系統(tǒng)上的載荷識別效果。最后,文中對載荷識別技術的研究工作進行了總結,并進一步指出了將來研究工作的重點。
【關鍵詞】：載荷識別 沖擊載荷 確定性載荷 隨機載荷 不適定性 正則化技術 系統(tǒng)識別
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.33;U661.44
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-33
• 1.1 論文選題的背景和意義12-13
• 1.2 載荷識別技術研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 載荷歷程識別現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 載荷位置識別現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 載荷數(shù)目識別現(xiàn)狀18-19
• 1.3 載荷識別問題中的正則化技術19-22
• 1.3.1 逆問題的不適定性19-20
• 1.3.2 正則化理論20-21
• 1.3.3 正則化技術在載荷識別中的應用21-22
• 1.4 載荷識別問題中存在的問題22-23
• 1.5 本文的主要研究工作23-25
• 1.6 本章小結25
• 參考文獻25-33
• 第二章 基于正則化技術對狀態(tài)空間載荷的識別研究33-61
• 2.1 引言33
• 2.2 載荷識別模型的建立33-35
• 2.3 正則化技術35-37
• 2.3.1 Tikhonov正則化技術35-36
• 2.3.2 局部最小準則36-37
• 2.4 數(shù)值仿真及討論37-46
• 2.4.1 算例 137-41
• 2.4.2 算例 241-46
• 2.5 實驗研究46-58
• 2.5.1 子空間識別法47-50
• 2.5.2 研究對象50-51
• 2.5.4 加載裝置51-52
• 2.5.5 測試系統(tǒng)52-53
• 2.5.6 艇體模態(tài)53-54
• 2.5.7 縱向激勵力識別54-58
• 2.6 本章小結58-59
• 參考文獻59-61
• 第三章 船舶螺旋槳縱向推力的識別研究及其應用61-81
• 3.1 引言61
• 3.2 縱向推力理論計算61-63
• 3.3 識別技術在螺旋槳縱向推力中的應用63-68
• 3.3.1 工況一64-66
• 3.3.2 工況二66-68
• 3.4 螺旋槳縱向推力識別數(shù)值仿真研究68-80
• 3.4.1 有限元模型的建立68-70
• 3.4.2 槳-軸系統(tǒng)模態(tài)分析70
• 3.4.3 螺旋槳縱向推力識別中若干問題的研究70-80
• 3.5 本章小結80
• 參考文獻80-81
• 第四章 基于優(yōu)化技術對有限元模型的修正81-99
• 4.1 引言81
• 4.2 優(yōu)化算法81-85
• 4.2.1 優(yōu)化問題的提出81-83
• 4.2.2 隨機算法83
• 4.2.3 一階優(yōu)化算法83-85
• 4.3 數(shù)值仿真研究85-92
• 4.3.1 測試結果分析86-89
• 4.3.2 靈敏度分析89-91
• 4.3.3 優(yōu)化結果分析91-92
• 4.4 試驗驗證92-98
• 4.5 本章小結98
• 參考文獻98-99
• 第五章 基于改進正則化技術對沖擊載荷的識別99-116
• 5.1 引言99-100
• 5.2 沖擊載荷識別模型的建立100
• 5.3 改進正則化技術100-101
• 5.4 數(shù)值研究及討論101-110
• 5.4.1 算例 1101-105
• 5.4.2 算例 2105-110
• 5.5 試驗驗證110-114
• 5.6 本章小結114
• 參考文獻114-116
• 第六章 頻域內(nèi)的非線性系統(tǒng)載荷識別法116-132
• 6.1 引言116
• 6.2 載荷識別數(shù)學模型116-118
• 6.3 非線性系統(tǒng)參數(shù)識別118-119
• 6.4 數(shù)值仿真119-130
• 6.4.1 算例 1120-126
• 6.4.2 算例 2126-130
• 6.5 本章小結130-131
• 參考文獻131-132
• 第七章 總結與展望132-135
• 7.1 全文總結132-133
• 7.2 本文創(chuàng)新點133
• 7.3 研究展望133-135
• 致謝135-136
• 攻讀博士期間完成的學術論文136
• 博士期間參與的項目136

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本文編號：662871