本文主要針對線性時變系統(tǒng),建立變質量的懸臂梁有限元模型,利用遞推的隨機子空間方法進行模態(tài)參數(shù)在線跟蹤識別,通過仿真和實驗驗證了方法的有效性和實用性。本文主要工作內(nèi)容如下:論文首先從有限元仿真入手,建立懸臂梁的有限元模型,通過構造時變的質量矩陣構建變質量懸臂梁理論模型,分析計算得到固有頻率的變化曲線。利用結構在基礎激勵下的動力學方程,通過數(shù)值方法獲得時變系統(tǒng)隨機振動響應。詳細推導了連續(xù)時間和離散時間的狀態(tài)空間方程,以及基于狀態(tài)空間模型的兩種隨機子空間方法。分析了在輸入為白噪聲時,輸出數(shù)據(jù)構成的自相關函數(shù)與系統(tǒng)矩陣之間的關系。最后通過獲得的系統(tǒng)矩陣進行模態(tài)參數(shù)識別,并利用穩(wěn)定圖方法辨識出懸臂梁系統(tǒng)的前幾階頻率。介紹了一種快速子空間跟蹤技術,將其應用到隨機子空間算法中,獲得遞推的隨機子空間算法。重點分析了算法中參數(shù)選取對識別結果的影響,通過仿真對比獲得參數(shù)的影響方式,結果表明合適的參數(shù)既能保證識別精度,又能減少計算量,適合在線識別。以質量隨時間減少的懸臂梁作為實驗對象進行實驗,對兩種工況下的頻率作大致估計,然后在減質量的整個過程中測量振動響應數(shù)據(jù),同時利用本文提出的方法對獲得的響應數(shù)據(jù)進行在... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 時域分析方法
        1.2.2 時頻分析法
        1.2.3 環(huán)境激勵下模態(tài)分析的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 在線跟蹤技術的目的和意義
    1.3 本文主要內(nèi)容
第二章 時變系統(tǒng)有限元仿真
    2.1 時不變系統(tǒng)懸臂梁有限元模型建模
    2.2 時不變系統(tǒng)有限元仿真
        2.2.1 基礎激勵下結構的動力學方程
        2.2.2 隨機輸入信號的生成
        2.2.3 動響應求解
        2.2.4 隨機信號頻域處理
    2.3 構造時變懸臂梁系統(tǒng)
    2.4 時變懸臂梁的動響應求解
    2.5 本章小結
第三章 隨機子空間方法
    3.1 系統(tǒng)狀態(tài)空間方程描述
        3.1.1 連續(xù)狀態(tài)空間方程
        3.1.2 離散狀態(tài)空間方程
    3.2 協(xié)方差驅動的隨機子空間方法
        3.2.1 構造Hankel矩陣和Toeplitz矩陣
        3.2.2 塊Toepiltz矩陣分解
        3.2.3 求解系統(tǒng)矩陣
    3.3 數(shù)據(jù)驅動隨機子空間方法
        3.3.1 Kalman濾波狀態(tài)向量
        3.3.2 投影定理和QR分解
        3.3.3 模態(tài)參數(shù)識別
    3.4 時不變懸臂梁系統(tǒng)數(shù)值仿真
    3.5 本章小結
第四章 遞推隨機子空間方法
    4.1 基于指數(shù)窗的API方法
        4.1.1 數(shù)據(jù)加窗選擇
        4.1.2 指數(shù)窗下W(t)矩陣的遞推
    4.2 影響識別結果的參數(shù)選擇
    4.3 懸臂梁仿真算例
        4.3.1 質量驟變系統(tǒng)仿真
        4.3.2 質量連續(xù)變化系統(tǒng)仿真
    4.4 本章小結
第五章 懸臂梁試驗研究
    5.1 試驗內(nèi)容
        5.1.1 試驗儀器及材料
        5.1.2 試驗具體過程
        5.1.3 在線識別界面
    5.2 試驗數(shù)據(jù)處理及結果分析
    5.3 試驗小結
第六章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]考慮變質量效應的柔性兩級火箭動力學研究[J]. 呂稀,羅夢翔,蔡國平.  力學季刊. 2016(01)
[2]線性時變系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型遞推辨識研究[J]. 倪智宇,吳志剛.  振動與沖擊. 2016(04)
[3]環(huán)境激勵下結構模態(tài)參數(shù)識別方法綜述[J]. 劉宇飛,辛克貴,樊健生,崔定宇.  工程力學. 2014(04)
[4]線性時變動力系統(tǒng)參數(shù)識別方法與試驗分析[J]. 陳雋,趙冠宇,陳鑫.  振動.測試與診斷. 2013(05)
[5]基于時變AR模型和小波變換的時變參數(shù)識別[J]. 陳宇,陳懷海,李贊澄,賀旭東.  國外電子測量技術. 2011(07)
[6]用于時變系統(tǒng)參數(shù)識別的狀態(tài)空間小波方法[J]. 許鑫,史治宇.  工程力學. 2011(03)
[7]基礎激勵結構的試驗模態(tài)分析[J]. 吳家駒,蘇華昌,王曉暉.  強度與環(huán)境. 2010(04)
[8]狀態(tài)空間下基于小波變換的時變系統(tǒng)參數(shù)識別[J]. 許鑫,史治宇.  振動工程學報. 2010(04)
[9]時變線性/非線性結構參數(shù)識別及系統(tǒng)辨識方法研究進展[J]. 于開平,龐世偉,趙婕.  科學通報. 2009(20)
[10]高超聲速有翼導彈多場耦合動力學的研究和進展(上)[J]. 楊炳淵,史曉鳴,梁強.  強度與環(huán)境. 2008(05)

碩士論文
[1]時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別的研究[D]. 李贊澄.南京航空航天大學 2010
[2]熱效應對結構固有振動特性影響研究[D]. 王宏宏.南京航空航天大學 2009
[3]時間序列分析在振動系統(tǒng)時變參數(shù)辨識中的應用[D]. 劉麗蘭.西安理工大學 2005



本文編號：3193615