本文關(guān)鍵詞：基于正則化方法的動(dòng)載荷識(shí)別技術(shù)研究及應(yīng)用

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【摘要】：動(dòng)載荷的確定在系統(tǒng)的故障診斷、參數(shù)識(shí)別和振動(dòng)控制等方面起著關(guān)鍵的作用。另外,在船舶領(lǐng)域,螺旋槳所受的流體激勵(lì)力,是船舶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)試驗(yàn)中最重要的參數(shù)之一,如何有效的獲知該激勵(lì)力已成為一項(xiàng)關(guān)鍵問(wèn)題。因此,基于以上背景,對(duì)動(dòng)態(tài)載荷識(shí)別技術(shù)的研究就顯得很有意義。本文提出了對(duì)沖擊載荷、周期載荷和隨機(jī)載荷三類載荷的識(shí)別辦法。針對(duì)識(shí)別過(guò)程中的不適定性,提出采用正則化技術(shù)進(jìn)行處理。為了將載荷識(shí)別技術(shù)用之于工程,文中對(duì)實(shí)際船舶螺旋槳縱向推力進(jìn)行了識(shí)別,且對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行了討論。本文的主要研究工作如下:1、提出了對(duì)狀態(tài)空間載荷的識(shí)別技術(shù),將周期載荷和隨機(jī)載荷的識(shí)別模型統(tǒng)一為一個(gè)識(shí)別模型。針對(duì)載荷識(shí)別問(wèn)題的不適定性,提出采用了正則化技術(shù)來(lái)處理該問(wèn)題,且在識(shí)別中對(duì)各種正則化參數(shù)確定準(zhǔn)則進(jìn)行了數(shù)值對(duì)比研究。接著,對(duì)空氣中的槳-軸-艇耦合系統(tǒng)的縱向激勵(lì)力的識(shí)別進(jìn)行了試驗(yàn)研究。2、文中將識(shí)別技術(shù)引入到了對(duì)船舶螺旋槳縱向推力的識(shí)別研究中,對(duì)實(shí)際試驗(yàn)船舶螺旋槳的縱向推力進(jìn)行了識(shí)別,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析,并在數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)中對(duì)推力識(shí)別過(guò)程中的若干問(wèn)題進(jìn)行了討論。3、在實(shí)際情況下,由于載荷識(shí)別中形成結(jié)構(gòu)求逆矩陣所需的數(shù)據(jù)往往無(wú)法測(cè)量得到,因此常借助有限元模型來(lái)獲取。針對(duì)構(gòu)建的有限元模型相對(duì)于實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)不夠精確的問(wèn)題,文中提出采用優(yōu)化方法對(duì)有限元模型進(jìn)行修正的技術(shù),并對(duì)螺旋槳-軸系系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)值仿真修正研究,為提高螺旋槳縱向推力的識(shí)別精度奠定了基礎(chǔ)。最后在不銹鋼梁上對(duì)該修正方法進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證,檢驗(yàn)了其可靠性。4、根據(jù)沖擊載荷和響應(yīng)之間的卷積積分關(guān)系,文中提出將卷積積分關(guān)系離散化,建立了一種時(shí)域沖擊載荷識(shí)別模型。為了解決沖擊載荷識(shí)別過(guò)程中的不適定性,文中提出采用一種新的正則化算子來(lái)處理。通過(guò)數(shù)值仿真和試驗(yàn)的方法研究了識(shí)別方法的有效性,并將識(shí)別結(jié)果與基于傳統(tǒng)的正則化法的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比研究。5、在頻域內(nèi)提出了一種對(duì)非線性系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)載荷識(shí)別技術(shù)。由于識(shí)別過(guò)程中,非線性系統(tǒng)參數(shù)是未知的,文中先采用子空間識(shí)別技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了辨識(shí),接著利用辨識(shí)出的系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建識(shí)別模型,最后利用識(shí)別模型和響應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)載荷進(jìn)行識(shí)別。為了驗(yàn)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(shí)別效果。最后,文中對(duì)載荷識(shí)別技術(shù)的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并進(jìn)一步指出了將來(lái)研究工作的重點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：載荷識(shí)別 沖擊載荷 確定性載荷 隨機(jī)載荷 不適定性 正則化技術(shù) 系統(tǒng)識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(shí)別技術(shù)研究現(xiàn)狀13-19
• 1.2.1 載荷歷程識(shí)別現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 載荷位置識(shí)別現(xiàn)狀16-18
• 1.2.3 載荷數(shù)目識(shí)別現(xiàn)狀18-19
• 1.3 載荷識(shí)別問(wèn)題中的正則化技術(shù)19-22
• 1.3.1 逆問(wèn)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(shù)在載荷識(shí)別中的應(yīng)用21-22
• 1.4 載荷識(shí)別問(wèn)題中存在的問(wèn)題22-23
• 1.5 本文的主要研究工作23-25
• 1.6 本章小結(jié)25
• 參考文獻(xiàn)25-33
• 第二章 基于正則化技術(shù)對(duì)狀態(tài)空間載荷的識(shí)別研究33-61
• 2.1 引言33
• 2.2 載荷識(shí)別模型的建立33-35
• 2.3 正則化技術(shù)35-37
• 2.3.1 Tikhonov正則化技術(shù)35-36
• 2.3.2 局部最小準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)研究46-58
• 2.5.1 子空間識(shí)別法47-50
• 2.5.2 研究對(duì)象50-51
• 2.5.4 加載裝置51-52
• 2.5.5 測(cè)試系統(tǒng)52-53
• 2.5.6 艇體模態(tài)53-54
• 2.5.7 縱向激勵(lì)力識(shí)別54-58
• 2.6 本章小結(jié)58-59
• 參考文獻(xiàn)59-61
• 第三章 船舶螺旋槳縱向推力的識(shí)別研究及其應(yīng)用61-81
• 3.1 引言61
• 3.2 縱向推力理論計(jì)算61-63
• 3.3 識(shí)別技術(shù)在螺旋槳縱向推力中的應(yīng)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(shí)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(shí)別中若干問(wèn)題的研究70-80
• 3.5 本章小結(jié)80
• 參考文獻(xiàn)80-81
• 第四章 基于優(yōu)化技術(shù)對(duì)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(wèn)題的提出81-83
• 4.2.2 隨機(jī)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(cè)試結(jié)果分析86-89
• 4.3.2 靈敏度分析89-91
• 4.3.3 優(yōu)化結(jié)果分析91-92
• 4.4 試驗(yàn)驗(yàn)證92-98
• 4.5 本章小結(jié)98
• 參考文獻(xiàn)98-99
• 第五章 基于改進(jìn)正則化技術(shù)對(duì)沖擊載荷的識(shí)別99-116
• 5.1 引言99-100
• 5.2 沖擊載荷識(shí)別模型的建立100
• 5.3 改進(jìn)正則化技術(shù)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(yàn)驗(yàn)證110-114
• 5.6 本章小結(jié)114
• 參考文獻(xiàn)114-116
• 第六章 頻域內(nèi)的非線性系統(tǒng)載荷識(shí)別法116-132
• 6.1 引言116
• 6.2 載荷識(shí)別數(shù)學(xué)模型116-118
• 6.3 非線性系統(tǒng)參數(shù)識(shí)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(jié)130-131
• 參考文獻(xiàn)131-132
• 第七章 總結(jié)與展望132-135
• 7.1 全文總結(jié)132-133
• 7.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)133
• 7.3 研究展望133-135
• 致謝135-136
• 攻讀博士期間完成的學(xué)術(shù)論文136
• 博士期間參與的項(xiàng)目136

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本文編號(hào)：662871