移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识

研究时变结构模态参数辨识,基于泛函矢量时变自回归模型(Functional series vector time-dependent AR model,FS-VTAR)提出一种改进的移动最小二乘法的时变结构模态参数辨识方法。该方法源于无网格法中构造形函数进行局部近似的思想,引入带权正交基函数对移动最小二乘(Moving least square,MLS)的基函数进行改进,使得在辨识时间域内构造形函数矩阵过程中不再出现数值条件问题,从而提高了计算精度。把时变系数在形函数上线性展开,利用最小二乘法得到形函数的系数,从而得到时变系数。把时变模型特征方程转换为广义特征值问题提取出模态参数。利用时变刚度系统非平稳振动信号验证该方法,结果表明:改进的移动最小二乘法相比于传统的FS-VTAR模型能有效地避免基函数形式的选择和很高的基函数阶数且更加高效,相比于移动最小二乘法能有效地避免辨识过程中的数值问题,具有更高的模态参数辨识精度。     

线性时变结构模态参数时域辨识方法的研究进展

随着工程领域的不断拓展,越来越多具有显著时变特性的工程结构进入应用,时变结构动力学问题日渐凸显。从反问题的角度出发,介绍了时变结构动力学问题的研究背景与时变结构模态参数辨识的意义。在对时变结构模态参数辨识方法进行分类的基础上,给出了从参数化时域辨识模型中提取"时间冻结"模态参数的过程。系统全面地总结了时变结构模态参数时域辨识方法的研究进展,归纳了现阶段可用于辨识方法验证的实验系统,指出了该领域目前存在的一些问题以及今后需要进一步研究的主要方向。     

弹性连杆机构的动态稳定性研究

研究了一般形式的弹性连杆机构的动力稳定性问题,在忽略结构阻尼的情况下,从理论上研究了低价临界转速的分布规律,给出了低价临界转速与机构一个运动周期固有频率平均值的显式关系表达式。用这一关系式求得的低价临界转速和数值方法得到的识别结果进行了比较,说明了本文方法的有效性。     

考虑时变间隙的并联指向机构非线性模态分析

针对复杂空间机构的振动模型难以建立的问题,基于数轴法提出一种简便的并联指向机构振动模型建模方法,利用ANSYS模态分析证明了该方法的可行性.为了研究运动副间隙对机构模态特性的动态影响规律,考虑运动副残余刚度,提出了含间隙运动副的改进非线性等效刚度系数建立方法.将改进的非线性等效刚度系数嵌入机构振动模型,建立了考虑时变运...     

遗传算法在结构模态参数辨识中的应用

把遗传算法应用于模态参数的辨识中,提出一种新的时域模态参数辨识方法,把线性结构系统的频率、阻尼比、幅值和相位的识别问题转化为优化问题,然后利用遗传算法的全局优化特性,找出全局最优解。数字模拟表明,该方法能够高精度的识别幅值、频率、阻尼比和相位。     

基于改进MCSSD的时变系统模态参数识别

对于参数时变的多自由度系统,基于多尺度线性调频原子稀疏信号分解及多项式相位信号参数估计理论,提出一种时变系统的模态参数识别方法。该方法先对多自由度时变振动系统响应信号划分二进制动态时间支撑区并形成多尺度线性调频原子库,再按时间支撑区顺序提取节点频率,最后根据单模态响应信号的包络和瞬时频率估计值识别系统的模态频率。刚度和阻尼线性变化与周期变化2种情况下的参数识别仿真算例表明,所提出的方法具有较高的识别精度和重要的工程应用前景。     

机车车辆运动稳定性动态检测的时变阻尼比方法

为了研究在途检测车辆运行的动态稳定性问题,在分析机车车辆动力学响应特点的基础上,基于响应信号的非平稳特征提出一种动态检测车辆运动稳定性的时变阻尼比的新方法。该方法的核心是对横向振动加速进行改进经验模式分解,得到信号的基本模式分量。分别对信号的基本模式分量进行归一化希尔伯特变换得到模式分量对应的瞬时频率和瞬时幅值,应用瞬时幅值和瞬时频率计算该模式下信号的时变阻尼比。由时变阻尼比的正负来判断车辆的运行稳定性,正的时变阻尼比表明车辆运行稳定,零或负时频阻尼比表明车辆运行失稳,负的时频阻尼比的绝对值大小表明了车辆失稳的严重程度。通过仿真算例和线路实测信号对该方法进行理论和试验验证,结果表明该方法能够从响应信号中准确、有效地捕捉系统稳定性的动态时变特征,为机车车辆运动稳定性的在途监测提供有效方法。     

基于二次调频小波变换的时变系统物理参数识别

基于二次调频小波理论,提出函数积分运算的二次调频小波变换计算方法.应用此方法,仅利用时变结构的加速度响应信号就可以重构出速度和位移响应信号并将振动微分方程转换为线性方程.为解决随机激励下参数识别问题,进一步结合分数阶模糊函数推导二次调频信号的自相关性理论,得出相关系数与时变物理参数的线性表达式进而识别各时刻的物理参数....     

线性变参数振动系统的全局辨识

制造系统中存在大量振动特性随特定参数变化而变化的线性变参数振动系统。这类线性变参数振动系统的辨识目前主要通过局部辨识方法,为了准确辨识需要在不同调度变量下进行大量实验,往往效率很低。为了准确而高效地辨识线性变参数振动系统,提出一种全局辨识方法。对调度变量连续变化的线性变参数振动系统持续施加激励,将系统的振动微分方程进行时域离散,利用过完备字典函数库对离散模型进行表征,并利用稀疏回归进行求解,即可根据调度变量数据和系统的激励-响应数据一次辨识得到系统模型。以实际机床刀尖结构的模态参数数据,建立线性变参数振动系统代理模型进行验证。在单调度变量和多调度变量案例中,全局辨识得到的模态参数平均误差均在2.7%以下,充分显示了所提出全局辨识方法的有效性,也验证了线性变参数振动系统全局辨识的可行性。     

不确定线性系统的一种鲁棒保稳定最优控制方案

针对不确定性系统,提出了鲁棒保稳定控制设想。建立了改进的鲁棒性回差方程,给出闭环系统鲁棒保稳定的充分条件,以及增益和相位裕度描述形式。同时还给出了相应的鲁棒保稳定控制系统设计方法,并辅以打浆过程鲁棒保稳定控制系统的设计实列和仿真结果。     

基于分段可微Lyapunov函数方法的模糊控制系统稳定性分析$

引入了适合于模糊控制系统的分段可微Lyapunov函数,得到了该系统稳定的充分必要条件,并利用特殊子系统的概念将一般系统的控制设计转化为一系列的特殊子系统的控制设计问题。最后,给出了一个数值算例,计算结果表明可以使用该方法求解这类问题,同时也证明了此方法的有效性。     

基于遗传算法的时变时滞参数辨识

针对时滞系统的时变时滞提出一种新的在线辨识方法.该方法基于采样到的输入输出数据,采用遗传算法对时变时滞进行跟踪,它可在比较大的参数空间内迅速寻优,尽可能获得全局最优解.即它能更准确地辨识出时滞参数,以便于预估补偿,从而减少时滞引起的影响.仿真结果表明该辨识方法的精度是比较高的.     

弹性连杆的动力学建模与稳定性分析

考虑连杆弹性的曲柄滑块机构为受约束刚弹耦合机械系统，采用Kane方程，将连杆弹性变形用伽辽全法离散成空间函数和广义坐标的乘积，计及轴向缩短对连杆角速度的影响，推导出弹性连杆多自由度线性参激振动方程组。应用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换，分析连杆第一阶弯曲模态的主参激共振，获得平凡响应稳定性临界曲线，并讨论阻尼比和惯性比等参数的影响。     

弹性连杆的动力学建模与稳定性分析

考虑连杆弹性的曲柄滑块机构为受约束刚弹耦合机械系统,采用Kane方程,将连杆弹性变形用伽辽金法离散成空间函数和广义坐标的乘积,计及轴向缩短对连杆角速度的影响,推导出弹性连杆多自由度线性参激振动方程组。应用多尺度法并结合笛卡尔坐标变换,分析连杆第一阶弯曲模态的主参激共振,获得平凡响应稳定性临界曲线,并讨论阻尼比和惯性比等参数的影响。     

短时脉冲激励下隧道振动响应与模态参数识别

为了研究短时脉冲激振力下隧道结构振动响应及有效地提取隧道结构的模态特征。首先分析了锤击作用下的不同短时脉冲激振力精度及其频域特性,其次将短时脉冲激振力应用于上海地铁12号某盾构隧道进行了现场动力测试,最后分析了脉冲激振与隧道结构响应之间的传递函数,并结合随机减量、正交多项式法及自回归滑动平均模型法有效地提取隧道结构的模态参数。结果表明:短时脉冲激振力的中低频振动信号在隧道结构中传递特性较好,传递距离较远。隧道结构的模态频率呈现明显低频特征,前10阶模态频率在100 Hz以下。因此,短时脉冲激振力能够很好地应用于隧道动力测试及模态识别,可为基于模态特征的隧道结构损伤识别及健康监测多个研究领域提供有效的支撑和参考依据。     

基于ICA独立分量分析的模态参数识别研究

阐述了模态识别原理和独立分量分析原理,说明了ICA混叠矩阵与模态频率之间的对应关系,将信号处理技术应用于机械系统动力学问题中。对XXX型弹体涂镀层厚度检测仪机架进行试验模态分析,对获取的振动信号采用不同的算法提取出机架的固有频率并进行对比,结果证明,基于ICA方法的模态参数识别方法可以得到较好的识别。获得的模态参数结果对于降低检测仪振动、保证检测仪稳定运行具有重要价值。研究结果对于仅可测得响应的机械系统模态参数识别问题,具有一定理论和实际意义。     

高速凸轮机构动力学分析及模态截断

高速凸轮机构广泛应用于车辆、纺织和印刷等机械中,对其进行动力学问题研究是提高机械性能的基础和关键。采用有限元法对凸轮机构柔性构件进行离散化处理,结合模态综合技术和Kane方程建立刚柔耦合凸轮系统动力学模型,所得动力学方程是一个更具一般性的柔性梁类动力学方程,且该方程在模态坐标下更便于计算机求解运算。通过对系统模态分析和动力学方程求解来分析其动态性能,在了解系统动态性能的同时进行模态截断研究。对截取不同阶数的动力学模型进行仿真,分析模态截取阶数对计算精度和计算速度的影响。研究结果对判断实际应用中的高速凸轮系统是否需要进行动力学分析具有重要指导意义,也为该类机构的动力学建模和模态特性研究提供依据。     

基于面内复合模态的直线超声电机振子有限元分析

提出了一种新型的矩形压电复合板直线超声电机,它除了具有直线超声电机的共同特点之外,还具有自身的薄、小、轻、驱动力大等突出特点,可直接用于计算机硬盘磁头驱动等外设装置。该矩形压电复合板直线超声电机利用矩形压电复合振子平面内的两种弯、弯振动模态合成。在一定预紧力作用下,矩形板的两侧边将产生驱动力使动子移动。本文通过ANSYS有限元分析软件对矩形压电复合振子进行了详尽的模态分析,分析讨论了结构参数及弹性体材料对于矩形压电复合层板模态的影响,为利用面内复合模态的矩形压电复合板直线超声电机的设计奠定了基础。     

非线性接触下直线电机悬架作动器模态分析

针对直线电机式悬架作动器模态分析误差较大的问题,提出影响分析结果的非线性因素--法向接触刚度,通过优化接触刚度因子实现对作动器模态的精确分析.利用ANSYS Workbench对其进行了有限元仿真,研究了作动器各部件在不同阶数下的固有频率变化值,获得了作动器固有频率与接触刚度因子的相互影响关系,得到了作动器在最优接触刚...     

带时滞的ADALINE神经网络在时变线性系统自适应建模中的应用研究

本文提出了带时滞的ADALINE神经网络对时变复杂线性系统的自适应建模方法,通过对性能函数是权系数二次型的神经网络的算法改进,以梯度变化的共轭向量为搜索方向,以解析式确定最优步长,理论分析和仿真实验证明了此算法的快速性和高精度逼近能力,也证明了基于这种快速算法的带时滞的ADALINE网络实现复杂时变线性系统高精度动态自适应建模的有效性。