基于神经网络和子空间的非线性系统载荷识别

由于非线性描述函数选定困难,在不同激励水平下会导致时域非线性子空间辨识过程重复繁琐。针对此问题,基于不同激励水平下时域非线性子空间方法重构的非线性恢复力数据和测量的非线性位置响应数据训练神经网络模型,等效代替响应?非线性恢复力映射关系,使得辨识过程不再依赖系统模型,只需已知非线性位置的响应即可获取非线性恢复力,计算效率得以提高。针对非线性系统外载荷难以测量的问题,利用响应?非线性恢复力映射关系的神经网络模型预测非线性恢复力,进一步提出基于神经网络和子空间法的载荷识别方法,并通过间隙非线性结构的数值与实验研究验证了所提载荷识别方法的有效性和可行性。     

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。     

Dynamic Stability Analysis of Linear Time-varying Systems via an Extended Modal Identification Approach

The problem of linear time-varying(LTV) system modal analysis is considered based on time-dependent state space representations, as classical modal analysis of linear time-invariant systems and current LTV system modal analysis under the ‘‘frozen-time' assumption are not able to determine the dynamic stability of LTV systems.Time-dependent state space representations of LTV systems are first introduced, and the corresponding modal analysis theories are subsequently presented via a stabilitypreserving state transformation. The time-varying modes of LTV systems are extended in terms of uniqueness, and are further interpreted to determine the system's stability. An extended modal identification is proposed to estimate the time-varying modes, consisting of the estimation of the state transition matrix via a subspace-based method and the extraction of the time-varying modes by the QR decomposition. The proposed approach is numerically validated by three numerical cases, and is experimentally validated by a coupled moving-mass simply supported beam experimental case. The proposed approach is capable of accurately estimating the time-varying modes, and provides a new way to determine the dynamic stability of LTV systems by using the estimated time-varying modes.     

基础激励下含间隙折叠舵面非线性系统辨识

间隙在飞行器折叠舵面中普遍存在且不易准确描述,通过辨识方法获得间隙的真实非线性特性具有重要意义。基于直接参数估计方法建立基础激励下含间隙非线性系统辨识模型,利用相对速度和相对位移的多项式表征非线性系统的恢复力;引入显著因子剔除多项式中影响度较低的基函数,采用最小二乘求解得出恢复力多项式中各项系数,由不同自由度之间的相对关系组装出整个系统的辨识模型;通过比较基于辨识模型的系统响应和实测系统响应之间的均方误差来评价辨识精度。基础激励下含间隙三自由度结构系统数值算例的辨识结果表明:含间隙非线性系统的恢复力可通过增加刚度立方项进行准确逼近;选取折叠舵面上两处测点分别在无间隙和有间隙的工况下进行辨识,辨识所得运动方程均能较好地描述两测点的动力学特性,对含间隙折叠舵面非线性系统的离散化建模与动力学分析具有重要工程意义。     

移动质量简支梁耦合时变系统建模与实验设计

建立了移动质量简支梁耦合时变系统的动力学模型,通过数值仿真分析了移动质量速度及加速度对耦合时变系统模态参数的影响,得到移动质量诱导产生的附加阻尼。设计并搭建移动质量简支梁实验系统,通过参考实验得到实验系统的初始阻尼,并分别采用频域和时域模态参数辨识方法对质量块不同移动速度下的实验系统进行辨识。结果表明,所建立动力学模型能够对移动质量问题进行准确描述,实验系统可为时变结构动力学分析的理论研究提供实验支持,特别是对时变结构模态参数辨识方法进行实验验证。