【摘要】： 機械結構模態(tài)參數(shù)的提取是機械結構動力學分析的基礎。常用的模態(tài)參數(shù)提取方法有實驗模態(tài)分析法和工作模態(tài)分析法,這兩種方法在工程應用中都有各自的局限性。實驗模態(tài)分析(EMA)法需要對結構施加激勵,這對于大型復雜機械系統(tǒng)是非常困難的。工作模態(tài)分析(OMA)法無需外加激勵,僅依靠機械結構工作狀態(tài)下的振動響應信號提取結構模態(tài)參數(shù)。這種分析方法更接近實際工作狀態(tài),然而由于其理論分析計算中假設系統(tǒng)所受載荷為白噪聲,與大多數(shù)實際情形有或多或少的距離,導致計算結果誤差較大。 近年來,盲信號處理中的獨立分量分析(ICA)法在盲源分離的工程應用中獲得廣泛應用。本文在回顧了OMA分析理論與方法的基礎上,詳細研究了ICA的基本算法原理,發(fā)現(xiàn)此二者的密切聯(lián)系。在解釋了ICA基向量的模態(tài)含義的基礎上,提出了將ICA算法應用于機械結構動力學分析中的模態(tài)參數(shù)識別。討論了ICA計算模態(tài)與機械振動模態(tài)的一致性,為ICA在機械結構動力學中的應用提供了理論依據(jù)。 通過計算機數(shù)字仿真和實驗室物理模擬,詳細研究了ICA技術在機械結構動力學分析中的理論基礎、算法實現(xiàn)以及對不同激勵和噪聲背景的適應性。為衡量ICA分量的分離效果,提出了獨立性指數(shù)的概念。借助于三自由度彈簧質量系統(tǒng)模型的響應數(shù)據(jù),進行ICA數(shù)字仿真的研究結果表明,ICA分離的模態(tài)頻率與結構進行動力學分析得到的固有頻率是吻合的。 在對集中質量系統(tǒng)研究的基礎上,以懸臂梁為例研究了連續(xù)系統(tǒng)模型。通過實施在不同激勵、不同比例的混合噪聲及不同長度數(shù)據(jù)量的輸出響應的ICA分解,系統(tǒng)研究了ICA的模態(tài)參數(shù)提取能力。在實驗室用錘擊法獲取了懸臂梁的模態(tài)參數(shù)后,又用BK的OMA軟件與自主研發(fā)的ICA軟件分別對實驗裝置的振動響應信號進行了模態(tài)參數(shù)識別。研究結果表明ICA中的JADE、MSNR、GOSA三種算法均可提取試驗模型的結構模態(tài)參數(shù),它與OMA提取的模態(tài)參數(shù)具有良好的一致性。其中MSNR算法優(yōu)于GOSA和JADE算法。與OMA法相比較,ICA算法具有較好的結構模態(tài)分離性能,特別是對短響應數(shù)據(jù)具有更好的適應性。 在理論和實驗研究的基礎上,將所提出的基于ICA技術的模態(tài)參數(shù)識別方法成功地應用于立體倉庫堆垛機動態(tài)設計中。利用ICA方法獲得了堆垛機的模態(tài)參數(shù)。通過對比OMA方法獲取的模態(tài)參數(shù),ICA方法剔除了虛假模態(tài),提高了模態(tài)參數(shù)的可信度,為在此基礎上完成的堆垛機的動態(tài)設計奠定了基礎。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：TH113
【圖文】：

}}}l~點·網(wǎng)麗 -...爵爵 爵x二咖_一萬、二熊環(huán)幣畝弓.認、“__，._，沁圖3一 5ICA分析軟件Fig3一5 ICASoftwafe

太原理_〔大學博士研究生學位論文的輪廓是橢圓型，固有正交模型是這些橢圓的主軸，這一點如圖3一，所示。 11111!1.!!!一一)幾啄啄… …知 知 ddd甘 甘二口 11...圖3一1兩個高斯分布變量的固有正交模態(tài)Fig.3一 1ProPerOrthogonalmodesintheeaseoftwovariableswithGaussiandistribution，「叫…口~、之二O》、.’匕，心 500石x(t).IL一\\151刁 5005115X(t)圖3一2兩個均勻分布變量的固有正交模態(tài)和I以模態(tài) F19.3一 2ProPerorthogonalandICAmodesintheeaseoftwovariableswithuniformdistribution對于非高斯分布情況的數(shù)據(jù)，通過戶00計算后的無關變量是非統(tǒng)計獨立的，這樣在某些情況下就存在一些局限性。例如，當考慮到兩個均勻分布變量時，POO是不能夠揭示數(shù)據(jù)中隱藏的結構特征的，這一點如圖3一2所示。ICA認為觀測數(shù)據(jù)x(O是在統(tǒng)計上獨立(或者盡可能獨立)的變量:(t)的混合

【引證文獻】

相關期刊論文 前1條

1 萬曉飛;馬維金;王俊元;龐瑞強;;基于ICA獨立分量分析的模態(tài)參數(shù)識別研究[J];機械設計與制造;2013年01期

相關博士學位論文 前3條

1 張曉丹;基于盲源分離技術的工程結構模態(tài)參數(shù)識別方法研究[D];北京交通大學;2010年

2 王永強;滾珠絲杠進給系統(tǒng)自適應建模理論與方法研究[D];山東大學;2013年

3 周曉峰;機械振動源的分離和識別方法研究[D];浙江大學;2012年

相關碩士學位論文 前3條

1 莫平杰;基于HHT方法的機械系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別[D];浙江大學;2011年

2 林裕裕;基于輸出的海洋平臺結構模態(tài)參數(shù)識別技術研究[D];中國海洋大學;2011年

3 劉俊磊;基于無線傳感網(wǎng)絡的大型結構振動測試分析及應用[D];五邑大學;2011年

本文編號：2742550