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频域子空间模态参数识别

作　者: 邵林峰
导　师: 王彤
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 子空间方法模态参数识别频域半功率谱密度系统阶次
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

子空间系统识别方法具有所需自定义参数少，数值计算稳定，识别步骤简单，易于编程实现等优点。本文以子空间识别方法作为主要理论依据，分别对已知结构输入、输出以及仅已知输出的频域模态参数识别问题加以研究。论文的主要内容包括以下几个方面：1.深入研究了已知结构输入、输出的频域子空间模态参数识别理论，即基于频域子空间的试验模态分析技术，并分别就基于输入输出数据和基于频率响应函数的子空间识别算法进行了对比分析；2.深入研究了仅有输出数据的频域子空间模态参数识别理论，即基于频域子空间的运行模态分析技术，并分别就基于输出数据和基于半功率谱密度函数的子空间识别算法进行了对比分析；3.研究了利用奇异值图并结合复模态指示因子函数来确定系统阶次的方法，简化了识别过程，提高了识别精度；4.采用七自由度弹簧质量系统仿真算例、铝制圆盘实测数据验证各种基于频域子空间的试验模态分析方法，采用三维空间结构模型仿真算例、北京潮白河大桥实测数据验证各种基于频域子空间的运行模态分析方法，并比较分析了各算法在不同噪声、不同参数条件下的识别精度。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究背景和选题依据  11-13
  1.2 振动模态参数识别的研究现状  13-17
    1.2.1 EMA 时域方法的发展  13-14
    1.2.2 EMA 频域方法的发展  14-15
    1.2.3 OMA 时域方法的发展  15-16
    1.2.4 OMA 频域方法的发展  16-17
  1.3 本文的研究内容  17-18
第二章数学模型和数学方法  18-26
  2.1 振动系统的状态空间模型  18-20
    2.1.1 频域连续时间状态空间模型  18-19
    2.1.2 频域离散时间状态空间模型  19-20
  2.2 模态参数获取  20-21
  2.3 正交投影  21-22
  2.4 系统阶次确定  22-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章基于频域子空间的试验模态分析  26-49
  3.1 基于输入输出的频域子空间识别算法  26-32
    3.1.1 基本关系  26-27
    3.1.2 算法主要步骤  27-30
    3.1.3 基于频响函数的频域子空间识别算法  30-31
    3.1.4 加权频域子空间识别算法  31-32
  3.2 数值稳定性  32-34
  3.3 频响函数估计  34-35
  3.4 加窗与模态参数修正  35-38
    3.4.1 指数窗  35-36
    3.4.2 模态参数修正  36-38
  3.5 仿真算例  38-45
    3.5.1 两算法的抗噪性能  41-44
    3.5.2 加权算法识别  44-45
  3.6 实例分析  45-48
  3.7 本章小结  48-49
第四章基于频域子空间的运行模态分析  49-70
  4.1 输出算法基本理论  49-53
    4.1.1 基本关系  49-51
    4.1.2 主要识别过程  51-52
    4.1.3 与时域随机子空间识别方法的关系  52-53
  4.2 基于半功率谱的模态参数识别  53-55
    4.2.1 半功率谱的理论基础  53-54
    4.2.2 半功率谱的估计方法  54
    4.2.3 半功率谱 CMIF 曲线性质  54-55
  4.3 仿真算例  55-65
    4.3.1 三维空间结构模型介绍  55-57
    4.3.2 半功率谱 CMIF 曲线  57-58
    4.3.3 输出算法参数识别  58-62
    4.3.4 基于半功率谱的参数识别  62-65
  4.4 实例分析  65-69
  4.5 本章小结  69-70
第五章全文工作总结和展望  70-72
  5.1 本文的主要工作和结论  70
  5.2 后续研究工作展望  70-72
参考文献  72-76
致谢  76-77
在学期间发表的学术论文  77

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