LLE算法的模态识别及影响因素研究

局部线性嵌入算法(LLE)是一种实现对高维数据降维的流形学习算法,可基于结构响应数据进行模态参数识别,算法的噪声敏感度和稳定性对参数识别精度具有重要影响。本文以一块复合材料板为研究对象,利用LLE算法对其振动响应数据进行降维处理从而实现模态识别,重点分析了该算法的噪声敏感度和其在不同采样频率下的流形特征稳定性,同时利用模态置信准则(MAC)衡量LLE算法提取得到的振型与有限元振型的相关性。结果表明,利用LLE算法识别的模态参数具有较高的精度,且LLE算法具有较强的抗噪声干扰能力,采样频率对LLE算法的影响与采样定理相一致。     

环境激励条件建筑结构的试验建模研究

通过环境激励模态识别技术对一座中高层新结构大楼环境激励试验建模研究。首先介绍了试验模型设计 ,并在现场测量整栋大楼在环境激励下的振动响应。然后采用新发展的频率空间域方法 ( FSDD)进行模态识别 ,分别在 0～ 4.5 Hz和 0～ 6.5 Hz频率范围识别出 9阶弯曲和扭转模态频率和振型。采用频率空间域方法识别了结构的阻尼特性 ,并得到满意的结果。所得试验模型已成功应用于 CFT大楼的有限元动态模型修正。所研发的试验建模技术可望在结构响应预报 ,健康监测和振动控制中发挥重要作用     

动力学参数修改的耦合模态子空间摄动法

在结构动力学设计中，如果系统的质量矩阵和刚度矩阵有小修改，则矩阵摄动法是结构动态特性再分析的重要方法，当系统具有重频或近频耦合模态时，常规的矩阵摄动法失效。本文研究了多组耦合模态结构动力学参数修改的子空间摄动法，将系统振动模态分布为耦合模态与弧立模态，由数组相互耦合的模态张成耦合模态子空间，采用初始模态坐标变换后，在维数不大的耦合模态子空间内进行了特征分析，然后作第二次耦合模态子空间坐标交换，最扣     

环境激励下运输类飞机颤振试飞技术研究

介绍了两种类型运输类飞机基于自然飞行大气环境激励下的颤振试飞的测试技术、飞行技术、数据分析技术和部分试飞结果.试飞证明虽然利用此类激励获得的结构响应信号幅值较小,但是在多输入多输出系统振型分析基础上,实现了小幅值信号密集模态的准确识别.     

基于加速度测量的智能桁架结构振动主动控制

加速度传感器具有频带宽、结构简单、重量轻等优点而获得了广泛使用，因此研究基于加速度测量的结构控制系统具有较大的实用价值。文中的只能获得加速度时，采用模态滤波器技术实现从物理加速度响应解耦得到单模态加速度的响应。然后改变Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ观测器的结构形式，从模态加速度响应观测得到模态们移和模态速度响应。基于模态滤波器和最优控制理论，采用独立模态空间控制策略，实现了具有密集模态的三维柔性智能桁架结构     

大型太阳帆板展开状态动态特性研究

利用有限元技术及自编的 FORTRAN程序计算了单翼太阳帆板约束模态的振型和频率 ,计算结果和实验结果比较表明 ,计算精度在工程上是可以接受的。在此基础上 ,以飞船带有双翼对称太阳帆板为模型 ,计算了太阳帆板在转动和不转动情况下非约束模态的振型和频率。上述计算结果为研究带有挠性太阳帆板的航天器的动力学与控制问题打下了基础     

连续小波变换应用于密集模态参数识别

用连续小波变换方法进行模态参数识别时,减小小波函数的带宽可以提高小波变换的频率分辨能力,但同时也会增大边沿效应,影响密集模态参数识别的精度。本文提出了极值位置方法,在模态耦合严重的小波脊附近,找到模态解耦最好的尺度,在此尺度上进行频率和阻尼的识别,可以获得较好的识别精度。使用Morlet小波函数,对GARTEUR飞机模型中的三阶密集模态进行识别,验证了该方法的有效性。     

导弹公路运输模态试验研究

对某型号特种车辆进行模态试验的研究,分别采用了敲击法模态试验、路障冲击试验和跑车试验三种方法对特种车辆模态参数的识别进行了尝试。同敲击法识别结果对比发现：路障冲击试验识别出的2、3阶固有频率分别降低了15%和0.8%,跑车试验识别出的1至3阶固有频率分别降低了55%、29%和9%;从整车的振型来看,导弹公路运输低频段主要以刚体模态为主。通过研究解决了导弹公路运输模态试验方法的正确应用问题,可为相关领域内导弹公路运输模态试验的研究提供参考。     

V尾伺服弹性试验失稳定位方法研究

准确获取飞行器结构动力学特性及气动伺服弹性稳定裕度,是飞行器首飞成功的关键。针对某飞机在伺服弹性地面试验时发生结构与控制系统耦合问题进行了研究,提出了一种获取飞行器的失稳频率和振型的方法。利用加速度传感器采集结构的振动响应,采用随机子空间模态参数辨识方法分析获得飞机伺服弹性地面试验失稳时V尾振动频率和振型,为控制系统修改设计提供方向及气动伺服弹性理论模型修正提供数据。     

基于随机减量的运行模态频域分析方法

以高层建筑、大跨桥梁等难以进行人工激励的大型复杂结构为对象,提出并实现了一种基于随机减量技术和复模态指示因子函数法的新型频域运行状态模态参数识别方法.由随机运行响应估计随机减量函数,然后通过时频域变换得到频域的半功率谱密度函数,并用复模态指示因子函数法从半功率谱密度函数中识别结构模态参数.最后对1个三维空间结构模型进行算法验证,得到相应的各阶模态参数,证明了将随机减量技术和复模态指示因子函数法相结合的方法识别大型结构模态参数的有效性和合理性.     

具有多阶频率与振型约束的结构动力学优化设计

本文研究了在多阶固有频率约束的情况下,通过改变结构的尺寸进行结构动力学优化,使多阶振型的节点同时满足位置要求的问题。采用尺寸优化方法,首先建立了振型节点位置与结构尺寸之间的变量关系,然后在给定的约束条件下对结构进行优化,使结构不仅满足动力约束条件,而且使结构重量达到最小。优化实例表明,采用本文的方法,能够有效地解决工程结构设计中涉及到的一类具有多阶固有频率、振型节点位置要求的结构动力学优化设计问题。     

基于支持向量机的结构损伤程度识别研究

支持向量机(SupportVector Machine,SVM)是一种基于统计学习理论的机器学习算法,能够较好的解决小样本的学习问题,具有很优秀的回归特性。本文提出了一种基于支持向量机辨识结构损伤程度的方法,构造模态频率作为损伤标识量训练支持向量机对损伤程度进行预测,并以悬臂梁为例进行了仿真计算。结果表明:支持向量机是一种很有潜力的结构损伤识别方法,具有很好的应用前景。     

液体火箭发动机公路运输响应分析与支撑方案优选

对发动机进行合理地支撑是防止液体火箭发动机在公路运输过程中出现损伤的重要措施。采用、通用有限元软件建立了发动机和支撑结构的三维有限元模型,通过动力学分析得到了系统的固有频率和振型及频域内的动力学响应特性。通过对支撑结构刚度和垫片阻尼进行优选,并添加辅助支撑结构,有效地降低了发动机加速度响应峰值。     

基于多次附加质量模态试验的动力学模型修改

用增加附加质量的模态试验修正结构动力学有限元模型是一种新颖的精确建模方法,但当测试模态数目较少时,由于识别方程中未知数数目大于方程数,计算精度会很差,影响了该项技术的实际应用.本文提出了一种用多次改变附加质量的多次模态试验数据来修正有限元刚度、质量矩阵的改进方法.该方法可增加参数识别方程个教,从而能有效地将参数识别欠定方程组变为超定方程组,使矩阵参数修正的准确性有效提高.文中通过两个例子具体研究了附加质量的模态试验次数与刚度、质量阵元素的修正精度及模型修改后模态计算精度的关系,表明该方法可行且有效.     

设计灵敏度分析的迭代模态法

在结构动态有限元数学模型修正、结构动力学修改以及结构动态设计中，灵敏度分析是十分重要的一环，往往也是主要计算工作量所在。如何在保证精确度前提下减少灵敏度分析工作量和计算时间，具有重要意义．本文提出的迭代模态法，可以大大提高特征向量对设计参数导数（模态灵敏度）的计算效率。本文还从理论上证明经典模态法和修改模态法只是迭代模态法的特殊情况。文中还给出了ＦＯＲＫ，３Ｄ－ＦＲＡＭＥ两种结构为实例的计算机仿真，并与已有两种模态方法进行比较。理论分析与计算机仿真表明，本方法不仅能充分保证特征向量灵敏度分析的精度，而且大大提高了计算速度．     

Identification of Time-Varying Modal Parameters for Thermo- Elastic Structure Subject to Unsteady Heating

A time-varying modal parameter identification method combined with Bayesian information criterion （BIC） and grey correlation analysis （GCA） is presented for a kind of thermo-elastic structures with sparse natural frequencies and subject to an unsteady temperature field. To demonstrate the method, the thermo-elastic structure to be identified is taken as a simply-supported beam with an axially movable boundary and subject to both random excitation and an unsteady temperature field, and the dynamic outputs of the beam are first simulated as the meas- ured data for the identification. Then, an improved time-varying autoregressive （TVAR） model is generated from the simulated input and output of the system. The time-varying coefficients of the TVAR model are expahded as a finite set of time basis functions that facilitate the time-varying coefficients to be time invariant. According to the BIC for preliminarily determining the scope of the order number, the grey system theory is introduced to determine the order of TVAR and the dimension of the basis functions simultaneously via the absolute grey correlation degree （AGCD）. Finally, the time-varying instantaneous frequencies of the system are estimated by using the recursive least squares method. The identified results are capable of tracking the slow time-varying natural frequencies with high accuracy no matter for noise-free or noisy estimation.     

三自由度超声电机定子的优化设计

研制了一种基于两个弯振模态和一个纵振模态 ,可分别绕 x,y,z轴转动的圆柱 -球体三自由度超声电机。从电机设计的角度讲 ,使电机的定子具有合适的工作模态是至关重要的。在通常情况下 ,人们往往采用试凑的办法来满足其工作模态的要求。但“试凑法”是经验性的 ,不仅耗时多 ,效率低 ,而且有可能得不到满意的结果。为此 ,本文建立了定子的优化设计数学模型 ,在 MATLAB环境下编写了相应的优化设计程序 ,并根据其优化设计结果 ,设计和制造了定子和电机的原型样机 ,其外径为 2 0 mm,长度为 67mm,重量为 1 5 7g。实验结果表明 :电机定子的模态频率和振型满足设计要求 ,并与优化结果相吻合。故本文提出的优化设计方法是可行和有效的 ,并可大大提高设计效率     

结构模态能控性和能观测性的度量

利用现代控制理论研究了结构模态的能控性和能观测性问题，给出了模态坐标下结构的能控性和能观测性判据，证明了多输入－多输出（ＭＩＭＯ）试验模态分析技术用于存在重根模态结构的模态试验的必要性，并人出了对激振点和测量点数量的要求。利用奇异值分解技术给出了一种结构查态能控性和能观测性的度量方法，并讨论了其在模记试验激振点和测量点位置选择中的应用。