隨機(jī)子空間法運(yùn)行模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別.pdf

1、運(yùn)行模態(tài)分析是獲取結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性的重要方法，由于其具有操作簡(jiǎn)單快捷、試驗(yàn)費(fèi)用低等諸多優(yōu)點(diǎn)，已逐步成為航空航天、汽車(chē)等產(chǎn)品研制、定型、使用和維護(hù)過(guò)程中不可或缺的手段。獲取準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)是運(yùn)行模態(tài)分析技術(shù)的核心目標(biāo)。然而，在模態(tài)參數(shù)識(shí)別過(guò)程中，一方面由于模型階次過(guò)估計(jì)而產(chǎn)生的計(jì)算極點(diǎn)及測(cè)量噪聲引入的噪聲極點(diǎn)對(duì)最終模態(tài)參數(shù)的確定產(chǎn)生了極大的干擾；另一方面采用人工參與定階及模態(tài)拾取的方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)操作人員相關(guān)專業(yè)技能要求較高，且易受主

2、觀因素影響，使得最終識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確性低，可靠性差。為解決上述問(wèn)題，本文提出一種基于隨機(jī)子空間法的模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別算法。
　　本研究首先以5自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)及矩形平板為例，結(jié)合傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)圖法及頻域分解法對(duì)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間法(Data-SSI)、協(xié)方差驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間法(Cov-SSI)、聯(lián)合隨機(jī)子空間法(Comb-SSI)識(shí)別所得結(jié)果從固有頻率、阻尼比、振型及計(jì)算效率四個(gè)角度進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明：上述三種隨機(jī)子空間法均能

3、準(zhǔn)確識(shí)別5自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)及矩形平板的固有頻率、阻尼比及振型，且識(shí)別結(jié)果具有較高的一致性；在計(jì)算效率方面，Cov-SSI法最快，Comb-SSI法次之，Data-SSI法最慢。該結(jié)論可為實(shí)際結(jié)構(gòu)原始極點(diǎn)獲取方法的合理選取提供理論依據(jù)。隨后，為進(jìn)一步獲取結(jié)構(gòu)的物理模態(tài)特性，提出一種基于重構(gòu)漢克爾矩陣的虛假極點(diǎn)剔除法，并將其應(yīng)用至已識(shí)別得到的5自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)及矩形平板的原始極點(diǎn)中，通過(guò)對(duì)比采用傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)圖法所獲取的有關(guān)結(jié)

4、果，可知：基于重構(gòu)漢克爾矩陣的虛假極點(diǎn)剔除法可以有效剔除絕大部分計(jì)算極點(diǎn)及噪聲極點(diǎn)，且剔除效果優(yōu)于傳統(tǒng)穩(wěn)態(tài)圖法。最后，建立一種基于譜系聚類(lèi)的模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別算法，并利用該算法獲取5自由度質(zhì)量-彈簧-阻尼系統(tǒng)及矩形平板的模態(tài)參數(shù)，對(duì)比仿真系統(tǒng)的理論值及B&KOMA軟件識(shí)別所得結(jié)果可知：基于譜系聚類(lèi)的模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別算法可以較為準(zhǔn)確地拾取上述兩模型的物理模態(tài)參數(shù)。進(jìn)而，對(duì)具有重根模態(tài)的某汽車(chē)制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行運(yùn)行模態(tài)試驗(yàn)，并將該算法應(yīng)用至其響應(yīng)數(shù)據(jù)