扩展卡尔曼滤波对时变参数追踪性能的影响研究

扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman filter,EKF）理论由线性卡尔曼滤波理论发展而来。在结构的物理参数未知的情况下,扩展卡尔曼滤波理论将结构的物理参数与其状态向量组成增广状态向量,对增广状态向量进行识别,从而得到修正的结构参数。本文引入扩展卡尔曼滤波理论,对结构参数进行识别。为了验证该方法的有效性,引入1个时变参数三自由度系统作为仿真算例,分别探讨扩展卡尔曼滤波中的各项滤波参数（模型噪声的协方差矩阵Q,测量噪声的协方差矩阵R）对结构的时变参数追踪性能的影响。结果表明,合适的滤波参数能使得算法更迅速,准确地识别出结构中的时变参数变化趋势。还通过一个悬臂梁仿真算例,证明了即使在部分测点没有测量的情况下,EKF算法也能识别出结构参数。     

桥梁结构移动载荷识别的新方法

桥梁结构的移动载荷识别技术是桥梁工程建设的技术难点之一。本文在载荷匀速移动的基础上,将时域识别的方法推广运用到变速运动的载荷,运用广义正交变换技术研究了移动载荷识别的新方法,并推导出了在广义正交域下移动载荷识别的数学模型。通过计算机仿真算例验证了该理论的正确性及在工程运用中的可行性。该模型适用于桥梁结构的移动动态载荷识别,为移动载荷识别技术的发展打下一定的基础。     

复杂结构移动载荷识别的有限元法

在正交域中运用有限元分析技术,将任意复杂结构上移动载荷的识别转化为正交多项式拟合系数的识别,由响应和激励之间的线性关系识别出拟合系数.该方法适用任意边界条件的复杂模型,且能识别速度变化的移动载荷.文中讨论了连续栽荷在有限元节点上的等效问题,通过仿真和实验验证该方法简单、有效、抗噪性较好,适用于复杂的工程结构.     

计算参数对数值修正载荷识别算法的影响

针对在载荷识别计算中经常遇到的累积误差问题,提出了一种在每个时间步长内迭代修正的 载荷识别算法。首先利用拟静态算法得到载荷初值,再使用数值迭代算法对其进行修正计算,仿真结果表明,该修正算法可以有效地减小由于累积误差导致的发散,得到收敛的识别结果。针对上述算法,本文以多输入多输出简支梁为模型,分别分析了区间放大系数、区间分割系数和精确度指标3个计算参数对于识别结果的影响。计算结果显示,参数的选择对算法的效率和精度影响很大,不当的参数甚至可能引起识别结果严重发散,所以选择合适的计算参数对于数值修正算法十分重要。     

基于潜在成分的时变系统损伤的概率神经网络分类

提出了一种新的时变系统健康监控的损伤分类方法。将函数级数时变自回归平滑时序模型应用于时变系统的振动信号,以估计TAR／TMA参数和革新方差。这些参数是时间的函数,将它们在以特定的基函数构成的某种函数子空间上展开得到相应的投影系数组。所估计得到的TAR／TMA参数和革新方差可进一步用来计算潜在成分（LCs）,将LCs用于健康评估比原来的参数更具信息。并将LCs联合并归化为数值得到特征集,输入概率神经网络（PNN）进行损伤分类。为了评价该方法,对一个时变系统进行了仿真,以各种不同的质量和刚度减少来模拟不同的损伤类别。算例表明：该方法能够在时变系统的背景下对损伤进行归类。     

舵-液压伺服机构刚度参数识别

本文探讨了从舵—液压伺服机构模态试验结果中识别液压伺服机构刚度参数,进而修正有限元计算模型,进行结构振动特性计算的技术途径,介绍了该方法的实际应用.     

基于集成学习的冲击载荷识别与定位方法

本文提出一种基于集成学习的冲击载荷识别与定位方法,用于识别作用在复杂结构表面上冲击力的峰值以及冲击位置。以决策树为基础预测器,采用自适应提升法将多棵决策树集成为学习模型,通过结构冲击试验获取大批“载荷-响应”数据训练模型,建立结构动态响应与冲击载荷之间的映射关系,从而实现由响应逆向识别载荷。通过识别作用在薄壁圆筒结构表面上的冲击载荷,证明集成学习方法可以对冲击载荷和冲击作用位置作出准确的预测。此外,文章还讨论了结构边界条件对载荷识别准确度的影响。     

切比雪夫多项式在动态载荷识别中的应用

依据广义正交域理论,应用一维切比雪夫广义多项式的正交性解决单自由度系统动态载荷时域识别问题,获得了基本计算模型。通过假定数据条件下定频模拟激励动态载荷,根据满足普遍意义的单自由度系统动力学方程计算出系统的加速度响应,结合应用广义正交多项式进行载荷识别的基本计算模型进行动态载荷仿真识别,并将仿真识别结果和激励动态载荷进行比对,对比识别结果,确定一维切比雪夫广义加权正交多项式应用于时域动态载荷识别在理论上具有可行性。在理想条件下,飞行器单处测点满足单自由度系统,应用试验记录的其加速度响应,通过载荷识别计算模型对其动态载荷进行了识别,给出了时域内的载荷识别结果,由于对计算模型及识别对象做了简化处理,在一定程度上降低了动态载荷识别的复杂度,因此,在将结果应用到工程实际中时还需进一步拓展。     

基于潜在成分和概率神经网络的时变结构系统的损伤识别

介绍了基于潜在成分(LC)分析和概率神经网络的损伤识别方法,并应用于一个实验室模型的损伤识别.结果表明,基于潜在成分(LC)分析和概率神经网络的损伤识别方法能在正常的时变质量情况下以较高的成功率对位于A或B处的某一损伤程度未知的损伤进行归类,为时变结构系统的定量损伤识别作出了有益的尝试.     

非线性参数识别的相关积分方法及其应用

使用相关积分方法解决单自由度非线性系统的参数识别问题。利用相关积分方法的滤波特性可以有效地抑制测量信号中的噪声影响，提高参数估计的精度。同时可以分别建立非线性阻尼和刚度参数的线性识别方程．实现两类参数的分离识别，有利于弱非性项的参数估计。将这一方法用于贮箱内液体晃动等效力学模型参数的试验确定问题，解决了由于采用防晃装置而产生的非线性晃动阻尼的参数识别问题。     

结构动力学分析的逆问题—参数识别技术

本文综述了近十年来结构动力学参数识别技术的发展和现状,并以中型直升机的玻璃钢尾桨为例,介绍了模态参数识别的计算方法和稳态正弦激振机械阻抗测试技术,分析了操纵系统刚度对玻璃钢尾桨动力特性的影响。     

小波变换在动力学系统识别中的应用

试图用小波变换来讨论动力学系统识别中的几个问题，并用以研究在系统分析中利用小波变换这个工具的可能性。只涉及线性时不变结构的动力学系统，它应该适用于非线性或线性时变系统的分析和识别。做为一个具体应用，给出了使用小波变换识别模态阻尼系数的模拟实侧，可用于颤振数据分析。     

用传递函数试验方法确定运载火箭结构模态参数

本文以运载火箭为例,阐述了通过传递函数(随机激振)求模态参数的方法。由传递函数的虚频、实频、相频曲线识别出固有频率、固有振型、模态阻尼比、模态刚度和横态质量等参数,并与传统的正弦调谐激振法求得的结果进行了比较,最后讨论了两种方法的优缺点。     

运输类飞机阵风载荷与机动载荷识别算法

针对运输类飞机的飞行特点,基于姿态角和相关重心过载参数变化,提出了运输类飞机的阵风与机动载荷识别算法。利用Matlab进行算法编程,通过实测载荷数据实例,验证了该算法的有效性,为新机结构可靠性设计和全尺寸疲劳试验提供了参考数据。     

摩擦因数时变的节点外啮合齿轮系动力学分析

以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象,建立了系统六自由度非线性动力学模型,考虑了时变啮合刚度、时变齿面摩擦、载荷在啮合区动态分配以及齿侧间隙的影响。采用能量法计算了时变啮合刚度。基于弹流润滑（Elasto hydrodynamic lubrication, EHL）理论计算了时变摩擦因数,与库伦摩擦模型进行了对比分析,得到了齿轮副非线性振动方程,同时采用数值方法求解了系统的动力学微分方程组,得到了系统的时域动态响应和相图,并分析了系统的动力学特性。     

时变支承刚度对分流传动系统振动特性的影响

基于集中质量法,考虑时变啮合刚度、综合传递误差和齿侧间隙等因素的影响,建立了圆柱齿轮分流传动系统的弯扭耦合动力学模型和方程。采用变步长Runge-Kutta法,对动力学方程进行了数值求解;通过引入滚动轴承的支承刚度计算模型,分析了时变支承刚度和非时变支承刚度对系统振动特性的影响。仿真结果表明：当按照时变支承刚度模型计算时,轴承的支承刚度会产生4%左右的波动,输出轴上的横向振动位移幅值增大了约5%;支承刚度的时变性使得系统的非线性增强,稳定性变差;支承刚度的时变特性对分扭级动载系数影响较大,对并车级动载系数影响较小。     

基于策略迭代的空间系绳载荷捕获自适应最优控制（英文）

研究了基于空间系绳系统载荷捕获后的摆振控制问题。载荷捕获会造成系绳的摆振并导致系绳偏离标称位置。由于捕获后系统存在未知的动力学参数,提出了基于策略迭代的自适应最优控制算法,应用于载荷捕获后系绳系统摆动的稳定控制。通过引入积分强化学习方法,在系统动力学未知情况下在线求解代数黎卡提方程。为了避免迭代方程求解的计算负担,采用最小二乘方法在线实施策略迭代算法。最后,通过数值仿真验证了算法的有效性。     

对模态参数识别的整体正交多项式算法的评述

整体正交多项式识别算法利用整体最小二乘方法来辨识结构模态参数,识别精度一般高于普通意义上的正交多项式拟合算法,本文系统的介绍了整体正交多项式识别算法发展过程中出现的三种方法,同时从识别精度、对噪声敏感程度和识别效率三个方面对方法进行详细的比较和评价,并在此基础上进一步指出了方法存在的问题和未来的研究方向。     

涡轴发动机高速两支点转子不平衡识别

针对实际工作中的涡轴发动机不平衡量难以监控现状,提出了一种基于非线性支承参数的涡轴发动机高速两支点转子不平量识别方法。建立起转子动力学有限元模型,以支承位移响应工频信号有效值为目标,采用Pointer优化器开展不平衡量识别,通过反馈迭代识别油膜阻尼、刚度。以某真实发动机转子的不平衡量开展识别验证,识别结果符合实际转子不平衡量变化规律,该识别方法计算效率满足工程要求,为发动机整机振动响应仿真分析中的不平衡量施加提供输入条件。     

单向联轴器折叠弹簧设计方法（英文）

目前国内普遍采用的单向联轴器压紧机构为传统的圆柱弹簧，其结构复杂、装配难度大，且使用过程中易出现偏载，降低联轴器可靠性。为提高单项联轴器可制造性和寿命，本文提出一种折叠弹簧，采用卡式第二定理推导出其等效刚度理论计算公式，并建立了刚柔耦合有限元模型，对弹簧的压缩过程进行数值模拟，研究分析了其分段线性的刚度特性。提出了折叠弹簧参数化设计方法，在给定工作载荷和工作长度的情况下，以等刚度假设为前提，压缩长度、工作段占比和长厚比为约束条件，能够实现弹簧结构参数的快速优化设计。最后，研制了折叠弹簧样件，进行弹簧刚度试验，验证了理论模型、仿真模型及设计方法的正确性。