【摘要】：眾所周知,工程中的很多結(jié)構(gòu)系統(tǒng)包含各種各樣的非線性因素,研究此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的辨識(shí)技術(shù)可以為其動(dòng)力學(xué)特性分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠依據(jù)。在很多情形下,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的非線性因素多出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)的連接和邊界等位置,使得系統(tǒng)中非線性具有很強(qiáng)的局部性特征。據(jù)此,有關(guān)學(xué)者提出了局部非線性系統(tǒng)的概念,假定局部非線性位置稀疏、類型任意,并將系統(tǒng)解耦為基本線性系統(tǒng)和局部非線性兩部分,研究針對(duì)此類非線性系統(tǒng)的特定辨識(shí)方法,得到具有明確物理意義的辨識(shí)結(jié)果。本文針對(duì)局部非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的非線性定位、非線性模型識(shí)別和非線性參數(shù)辨識(shí)三方面進(jìn)行探索,研究并發(fā)展相關(guān)的理論和方法。主要研究?jī)?nèi)容概述如下:(1)基于子系統(tǒng)線性因子的非線性定位方法研究�；陔S機(jī)子空間理論提出檢測(cè)一般多自由度集中質(zhì)量系統(tǒng)中局部子系統(tǒng)非線性的線性因子準(zhǔn)則,并在該準(zhǔn)則基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出系統(tǒng)局部非線性的定位方法,通過(guò)仿真研究分析了不同噪聲水平下,不同強(qiáng)度、不同類型非線性的定位效果,結(jié)果表明該方法在定位多種不同類型非線性時(shí)均具有很好的噪聲魯棒性。(2)基于系統(tǒng)完整性指標(biāo)的非線性模型識(shí)別方法研究�；谀媛窂椒�,提出衡量非線性基函數(shù)合理性的系統(tǒng)完整性指標(biāo),并建立基于該指標(biāo)的前向選擇算法,該算法適合于非線性基函數(shù)集合較大時(shí)的非線性模型識(shí)別問題,可較為高效的獲得各局部非線性描述形式。通過(guò)六自由度系統(tǒng)和懸臂梁結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的仿真研究驗(yàn)證了方法的有效性。(3)基于隨機(jī)子空間理論的非線性參數(shù)辨識(shí)方法研究。研究非線性子空間法中廣義頻率響應(yīng)函數(shù)、各相關(guān)矩陣估計(jì)算法和相似矩陣無(wú)關(guān)性三方面內(nèi)容。研究不同噪聲水平下采樣頻率對(duì)非線性子空間法的影響規(guī)律,并據(jù)此提出雙采樣頻率子空間法,減弱采樣頻率對(duì)辨識(shí)結(jié)果的影響。此外,基于狀態(tài)空間方程階次對(duì)辨識(shí)結(jié)果的影響,提出需要低、高水平兩次激勵(lì)的雙步非線性子空間法,該方法相比傳統(tǒng)的非線性子空間法可以更好地確定系統(tǒng)狀態(tài)方程的合適階次,給出更為準(zhǔn)確的辨識(shí)結(jié)果。(4)局部非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)構(gòu)為包含柔性薄鋼片的梁結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)中非線性來(lái)源為薄鋼片大位移導(dǎo)致的三次剛度幾何非線性。試驗(yàn)研究中通過(guò)頻率響應(yīng)函數(shù)和相干函數(shù)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)中非線性的存在性,通過(guò)系統(tǒng)完整性指標(biāo)判定局部非線性的描述函數(shù),利用雙步非線性子空間法辨識(shí)基本線性系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)和局部非線性基函數(shù)系數(shù),并依據(jù)低激勵(lì)水平下得到的頻率響應(yīng)函數(shù)H_v估計(jì)對(duì)局部非線性系統(tǒng)辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
【圖文】：

背景與意義種有效的線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)方法，傳統(tǒng)模態(tài)分析技術(shù)廣泛應(yīng)用統(tǒng)的振動(dòng)特性分析和動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供可靠支撐。然而，隨，為滿足越來(lái)越高的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可靠性要求，很多復(fù)雜結(jié)構(gòu)需性，例如高速柔性轉(zhuǎn)子、柔性機(jī)器人、衛(wèi)星天線、大型空間支化假設(shè)的模態(tài)分析技術(shù)直接應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的非線性振動(dòng)特性分析的可靠性和安全性。因此，針對(duì)非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，人們開展了有效的非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識(shí)方法。情形下，連接和大位移等非線性多出現(xiàn)于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的連接位中的此類非線性特征具有很強(qiáng)的局部性。據(jù)此，作為此類多自型，有關(guān)學(xué)者提出了局部非線性系統(tǒng)的概念，并開展了相關(guān)的例工程中的局部非線性結(jié)構(gòu)，其中(a)圖為一小型衛(wèi)星航天器[1]

圖 1-2 局部非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的完整辨識(shí)流程示意圖Fig. 1-2 Schematic diagram for modelling of the locally nonlinear st7 非線性模型校核、驗(yàn)證
【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】：2017
【分類號(hào)】：N945.14

【參考文獻(xiàn)】

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2 權(quán)雙璐;劉杰;韓羅峰;何安琦;李兵;;一種機(jī)械系統(tǒng)非線性類別辨識(shí)方法[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);2015年12期

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本文編號(hào)：2708032