基于数据驱动的应变模态参数随机子空间识别法

基于以应变和应变率为状态变量的系统随机状态空间模型,比拟基于数据驱动的位移模态参数随机子空间识别方法,建立基于数据驱动的应变模态参数随机子空间识别方法,用于环境激励下的结构应变模态参数识别,并通过数值算例和实例对识别方法进行验证。数值算例计算结果表明:应变模态参数随机子空间识别法可在各种噪声情况下较好地识别出结构的曲率模态振型,而且识别的曲率模态振型对局部损伤很敏感,具有较强的抗噪能力;实测算例识别的应变模态振型也与理论振型较吻合,从而进一步验证本研究识别方法的实用性。     

一种物理参数识别的时域频域混合法

本文论述了在状态空间中应用复模态理论对粘性阻尼系统的物理参数进行识别的一种方法,提出了从测得的时域、频域数据计算质量、阻尼和刚度矩阵的一个过程。文中采用了双最小二乘逼近来识别系统的模态参数。在识别物理参数时,采用了不同测点的数据进行计算,以求达到更好的精度。     

工作模态参数识别方法的研究

针对传统模态识别方法难以准确识别重频、高阻尼比的模态参数的特点,主要研究了系统在环境激励下不同工况用随机子空间法和Polymax算法识别的模态参数(模态频率、模态阻尼比和模态振型)的变化情况。随机子空间法是一种时域模态参数识别方法,在相邻模态的识别方面,它明显优于一些传统的模态识别方法。Polymax模态识别方法也称为多参考点最小二乘复频域法,在阻尼比的识别方面具有明显的优势。本文通过悬臂梁的对比实验研究验证了它们在不同激励条件下的有效性和可靠性。     

振动系统时变参数识别分析

本文利用变物理参数微分方程模型,讨论了刚度与阻尼随时间变化时,物理参数与模态参数的识别问题,比较了三种在线识别技术.数字模拟结果表明,采用变物理参数微分方程模型可比采用差分方程模型极大的提高最小二乘法识别阻尼比的精度.当加入系统的噪音较大时,有些改进识别方法失效,但最小二乘法仍能给出较好的估计.     

基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别

针对工程结构模态参数测试时，多个测点之间的时间不同步采样导致识别出的振型结果不准确问题，文章提出基于随机子空间法的异步实测桥梁模态识别方法，通过误差函数值表征不同步数据在分析过程中产生的数值误差程度，以误差函数为最小值时所对应的时间作为估计的时间延迟，并以此延迟修正异步实测响应数据；利用随机子空间法对修正数据进行模态参数识别，通过有限元模拟和实验验证分别讨论模态识别时，桥梁不同测点异步采样对振型识别的影响，验证所提出的时间延迟识别方法的准确性和可行性。     

大跨斜拉桥运营模态分析方法对比

以某大跨度斜拉桥一年的实测数据为依托,对桥梁结构运营模态分析的常用频域和时域方法进行对比分析.用探索性数据分析对桥梁实测数据进行评判,从实测数据中筛选符合识别方法基本假定的数据;分别运用频域和时域运营模态参数识别方法识别了主梁和斜拉索12个月的运营模态参数,并对识别结果进行了对比分析;对比分析表明:不同构件可采用不同的识别方法,基于自适应总体平均经验模态分解的数据驱动随机子空间法,对运营状态下斜拉桥主梁的密集模态参数识别效果最好;峰值拾取法能准确、快捷地识别运营状态下斜拉索的模态参数.研究结果可为大跨度斜拉桥运营模态参数识别提供依据和参考.     

计算模态响应灵敏度的两种方法比较

 从结构强迫振动的有限元方程出发,用Newmark 直接积分法和状态空间法两种不同的方法计算出结构的模态响应。进一步用两种方法推导了模态响应对结构物理参数(如单元杨氏模量)的灵敏度。计算了模态位移、速度和加速度响应对单元杨氏模量的灵敏度,并且对这两种方法的计算效率和精度进行了比较。计算结果表明两者精度相当,但状态空间法所需要的计算计时要少,比Newmark法具有较高的计算效率。因此,状态空间法更适合用于正问题分析中结构动态响应的计算。     

采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略

针对重型救援车辆在复杂路况行驶时存在的行驶平顺性差及操纵不稳定等问题,提出了采用路面识别方法的重型救援车辆主动悬架控制策略。识别方法以不同等级路面激励引起的相对路面粗糙度为依据,通过建立T-S型模糊控制规则实现路面等级识别;控制策略根据识别的路面等级、非簧载质量、簧载质量、悬架刚度、悬架阻尼和轮胎刚度,设计最优H∞控制器参数矩阵,计算主动悬架作动力,实现主动悬架在不同等级路面行驶时的自适应控制。试验结果表明:采用路面识别方法的主动悬架控制系统能够通过调节鲁棒控制器参数矩阵,自适应地控制悬架刚度和阻尼,提高了不同路面行驶条件下的平顺性与操纵稳定性;在不同等级路面情况下与被动悬架相比,簧载质量加速度均方根值减小了20%以上,且在4～8Hz频段内,簧载质量加速度幅值均小于被动悬架。     

基于AR-EWT和SSI的桥梁结构模态参数识别

为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单一模态信息的单分量信号,并利用奇异值分解(SVD)去噪单分量信号。然后,组装所有测点中包含相同模态信息的单分量信号。最后,利用SSI分别处理各组单分量信号,识别结构的自振频率、阻尼比和振型。ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果表明：所提出的AR-EWT结合SSI的模态参数识别方法可避免直接利用SSI识别模态参数时存在的系统定阶问题,提高模态参数识别效率;ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果与直接利用SSI的识别结果、有限元分析结果基本一致。     

基于随机子空间的钢管混凝土拱桥模态参数识别

结构模态参数识别是结构健康监测领域研究的重点.基于随机子空间法理论,在环境激励下对某钢管混凝土拱桥拱肋进行模态参数识别,得到该桥拱肋的固有频率、阻尼比和振型等模态参数;用Midas-Civil有限元软件建立该桥梁的计算模型;对实测结果和计算结果进行对比,验证识别结果的可靠性.试验结果可作为该桥梁的损伤识别、使用状态评估和健康监测的基础.     

采用不同方法识别结构模态参数的比较

结构振动信号中混杂的噪声会影响模态参数的识别精度,并会引起虚假模态。通过一五自由度结构系统的数值仿真研究表明:直接识别法的精度低且应用范围有限,应用频域平均法可提高模态参数的识别精度,并且有利于识别出被噪声淹没的模态;修正的LSCE小波阈值滤波法有明显的去噪效果,其提高模态参数识别精度可达到或超过3次平均的效果且识别速度快。通过比较3种方法的结构模态识别结果,得到了修正的LSCE小波阈值滤波法节约试验成本,提高了识别速度和精度,具有明显的可适用性和推广性。     

橡胶轮转向架稳态曲线通过行为研究

以橡胶轮转向架为研究对象 ,在分析其特殊的轮轨关系的基础上 ,建立了半车稳态曲线通过动力学分析模型 ;以轮轨横向力为优化目标 ,以轮重减载率和侧偏角为约束条件 ,确定了一、二系悬挂参数 ,并对优化值进行了参数稳定性分析 ;在此基础上 ,系统地研究了橡胶轮转向架的稳态曲线通过性能 .     

基于组合信号源的非线性系统的子空间辨识

为解决对非线性采样系统的状态空间Hammerstein模型难以辨识的问题,提出了基于组合信号源的辨识方法.首先用组合信号源将静态非线性环节和动态线性环节分离.其次,采用模糊神经模型拟合静态非线性环节,有效地避免了采用多项式方法逼近非线性函数的限制,拓宽了非线性模型的适用范围;采用子空间算法估计采样系统的状态空间参数矩阵.最后,通过对两个非线性Hammerstein系统模型的仿真,验证了所提出的辨识方法,既简化了辨识过程,对非线性模块能够较好地拟合,又可以很快估计出状态空间方程系数矩阵,从而证明了所提方法的准确性和有效性.     

基于耦合度的铁道车辆平稳性分析

为探究转向架蛇行运动对车体异常晃动的影响程度,首先,建立了多刚体的车辆系统模型,仿真再现了横向平稳性局部恶化现象.其次,基于模糊数学的欧式贴近度准则,定义了整个车辆系统所有模态之间的耦合度,以降低系统的耦合度为目标,对车辆悬挂参数进行了优化设计.计算结果表明:转向架蛇行运动的频率与车体横向振动的固有频率相接近时,车体横向发生耦合振动,恶化横向平稳性,此时车辆系统耦合度最大.通过优选车辆的悬挂参数,可有效降低耦合度,减弱车体横向耦合振动,消除横向平稳性局部恶化现象.     

基于相空间重构和PSO-K-means的球磨机负荷状态识别方法

针对球磨机振动信号具有强随机性、非平稳性和非线性等内在特性导致负荷状态难以识别的问题,提出一种基于相空间重构和PSO-K-means的球磨机负荷状态识别方法。首先,利用改进前后的自相关系数算法对Lorenz与Rossler两种混沌时间序列进行数值模拟,得出延迟时间和嵌入维数精准有效的计算方法;其次,验证出球磨机筒体振动信号具有混沌特性后对其时间序列进行相空间重构,恢复出等价的混沌吸引子;接着,针对3种不同负荷状态下的相空间吸引子进行特征提取,分析了关联维数特征量的变化规律;最后,将关联维数作为特征向量输入PSO-K-means聚类模型中对球磨机负荷状态进行分类与识别。结果表明,PSO-K-means聚类模型在负荷状态识别时有较高的精准性,欠负荷、正常负荷、过负荷下识别精度分别为94.2%、96.3%、94.8%。以上结果证实了该方法能够实现对球磨机负荷状态的有效识别。     

基于附加质量的梁损伤识别影响因素分析

为了提高基于附加质量的梁结构损伤识别精度,对附加质量影响因素进行了综合分析。根据梁结构损伤识别的附加质量法,建立梁结构有限元模型,并计算其损伤部位以及损伤程度,同时研究附加质量的大小、数目及位置对结构损伤识别的影响。在验证附加质量法对梁结构损伤识别有效性的基础上,采用不同的质量块附加在梁结构的不同位置进行损伤识别,由得到的损伤识别结果计算损伤识别误差。研究结果表明:附加质量后损伤识别精度有较大提升,有效降低了识别误差;随着损伤程度的增加,识别误差在逐渐增大,附加质量法对小损伤具有较好的识别效果;附加质量的大小和数目是提高梁结构损伤识别精度的主要因素,附加质量的位置对损伤识别结果的影响也不容忽视。     

基于改进随机减量法和小波变换的

基于改进随机减量法和小波变换提出了一种新的结构模态参数统计识别方法.随机减量法改进后可直接处理零均值非平稳响应信号,得到自由衰减响应,小波变换的时频域特性可解耦密频、低阻尼系统,自助分布的统计估计能力考虑和降低模态参数识别的不确定性.对提出的方法进行了完整的理论推导,并通过一个四自由度系统的数值算例验证了该方法可靠性.相比较传统的时域方法和直接小波变换方法,该方法具有更高的识别精度,尤其是阻尼比系数.随后的抗噪能力验证结果表明该方法在15dB噪声干扰下仍能够稳定、准确地识别出系统的模态参数,可适用于环境激励下模态参数识别.     

基于模态分析法的结构动载荷识别研究

分析了基于模态分析法的动载荷识别时域方法 ,应用薄板实例进行了验证 ,结果表明该方法具有较高精度 ,并对该方法在转向架结构应用中的一些问题进行了探讨 .