本文主要針對(duì)線性時(shí)變系統(tǒng),建立變質(zhì)量的懸臂梁有限元模型,利用遞推的隨機(jī)子空間方法進(jìn)行模態(tài)參數(shù)在線跟蹤識(shí)別,通過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性和實(shí)用性。本文主要工作內(nèi)容如下:論文首先從有限元仿真入手,建立懸臂梁的有限元模型,通過構(gòu)造時(shí)變的質(zhì)量矩陣構(gòu)建變質(zhì)量懸臂梁理論模型,分析計(jì)算得到固有頻率的變化曲線。利用結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)方程,通過數(shù)值方法獲得時(shí)變系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)。詳細(xì)推導(dǎo)了連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間的狀態(tài)空間方程,以及基于狀態(tài)空間模型的兩種隨機(jī)子空間方法。分析了在輸入為白噪聲時(shí),輸出數(shù)據(jù)構(gòu)成的自相關(guān)函數(shù)與系統(tǒng)矩陣之間的關(guān)系。最后通過獲得的系統(tǒng)矩陣進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,并利用穩(wěn)定圖方法辨識(shí)出懸臂梁系統(tǒng)的前幾階頻率。介紹了一種快速子空間跟蹤技術(shù),將其應(yīng)用到隨機(jī)子空間算法中,獲得遞推的隨機(jī)子空間算法。重點(diǎn)分析了算法中參數(shù)選取對(duì)識(shí)別結(jié)果的影響,通過仿真對(duì)比獲得參數(shù)的影響方式,結(jié)果表明合適的參數(shù)既能保證識(shí)別精度,又能減少計(jì)算量,適合在線識(shí)別。以質(zhì)量隨時(shí)間減少的懸臂梁作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)兩種工況下的頻率作大致估計(jì),然后在減質(zhì)量的整個(gè)過程中測(cè)量振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù),同時(shí)利用本文提出的方法對(duì)獲得的響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行在... 

【文章來(lái)源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 時(shí)域分析方法
        1.2.2 時(shí)頻分析法
        1.2.3 環(huán)境激勵(lì)下模態(tài)分析的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 在線跟蹤技術(shù)的目的和意義
    1.3 本文主要內(nèi)容
第二章 時(shí)變系統(tǒng)有限元仿真
    2.1 時(shí)不變系統(tǒng)懸臂梁有限元模型建模
    2.2 時(shí)不變系統(tǒng)有限元仿真
        2.2.1 基礎(chǔ)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)方程
        2.2.2 隨機(jī)輸入信號(hào)的生成
        2.2.3 動(dòng)響應(yīng)求解
        2.2.4 隨機(jī)信號(hào)頻域處理
    2.3 構(gòu)造時(shí)變懸臂梁系統(tǒng)
    2.4 時(shí)變懸臂梁的動(dòng)響應(yīng)求解
    2.5 本章小結(jié)
第三章 隨機(jī)子空間方法
    3.1 系統(tǒng)狀態(tài)空間方程描述
        3.1.1 連續(xù)狀態(tài)空間方程
        3.1.2 離散狀態(tài)空間方程
    3.2 協(xié)方差驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間方法
        3.2.1 構(gòu)造Hankel矩陣和Toeplitz矩陣
        3.2.2 塊Toepiltz矩陣分解
        3.2.3 求解系統(tǒng)矩陣
    3.3 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)隨機(jī)子空間方法
        3.3.1 Kalman濾波狀態(tài)向量
        3.3.2 投影定理和QR分解
        3.3.3 模態(tài)參數(shù)識(shí)別
    3.4 時(shí)不變懸臂梁系統(tǒng)數(shù)值仿真
    3.5 本章小結(jié)
第四章 遞推隨機(jī)子空間方法
    4.1 基于指數(shù)窗的API方法
        4.1.1 數(shù)據(jù)加窗選擇
        4.1.2 指數(shù)窗下W(t)矩陣的遞推
    4.2 影響識(shí)別結(jié)果的參數(shù)選擇
    4.3 懸臂梁仿真算例
        4.3.1 質(zhì)量驟變系統(tǒng)仿真
        4.3.2 質(zhì)量連續(xù)變化系統(tǒng)仿真
    4.4 本章小結(jié)
第五章 懸臂梁試驗(yàn)研究
    5.1 試驗(yàn)內(nèi)容
        5.1.1 試驗(yàn)儀器及材料
        5.1.2 試驗(yàn)具體過程
        5.1.3 在線識(shí)別界面
    5.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    5.3 試驗(yàn)小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]高超聲速有翼導(dǎo)彈多場(chǎng)耦合動(dòng)力學(xué)的研究和進(jìn)展(上)[J]. 楊炳淵,史曉鳴,梁強(qiáng).  強(qiáng)度與環(huán)境. 2008(05)

碩士論文
[1]時(shí)變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的研究[D]. 李贊澄.南京航空航天大學(xué) 2010
[2]熱效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)固有振動(dòng)特性影響研究[D]. 王宏宏.南京航空航天大學(xué) 2009
[3]時(shí)間序列分析在振動(dòng)系統(tǒng)時(shí)變參數(shù)辨識(shí)中的應(yīng)用[D]. 劉麗蘭.西安理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3193615