文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
基于ARMA模型的明变系统参数辨识方法研究
姓名:何俊
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:陈怀海
2012-05
摘要南京航空航天大学硕士学位论文本文主要针对线性时变系统,利用时间序列模型来进行模态参数的识别。通过数值仿真和实验分析相结合的方法,验证了所提算法的有效性和实用性。主要工作如下:建立悬臂梁的理论模型,利用有限元方法计算得到其固有频率,并作为理论标准值为下面的分析提供参考和依据。通过质量矩阵的时变化处理,构建了时变悬臂梁的理论模型,并分析计算了其固有频率的时变规律。对系统进行动力学仿真,从而得到其振动响应信号,并作为后面所提识别算法的输入信号。针对典型的时序模型和时序模型,在作了深入的研究分析之后,提出了利用模态稳定性图来确定系统真实模态解的有效方法。分析了振动响应信号在不同的数值求解精度下,稳定图对最终识别结果的修正作用。在对稳定图方法噪声影响性的分析中,其表现出了良好的抗噪性能。基于短时时不变的假设,对时变系统做了相应的研究和分析。与时不变系统分析方法类似,时变系统中所有时不变时间段稳定图的组集即反映时变系统在整个时间段内的模态频率变化规律。通过研究发现,在利用模型对时变系统进行研究时,合适的噪声信号对于系统真实模态频率的识别具有积极的促进作用,由此引出随机共振现象,并作了简单的介绍和分析。试验中,设计了质量时变的悬臂梁实验系统,进行实验的分析验证。通过信号分析仪采集悬臂梁的振动加速度响应,依此建立时序模型并利用稳定图方法进行系统模态频率的识别。理论分析和实验验证的结果表明,本文提出的模态稳定性图能够有效地确定系统真实模态频率。关键词:模型,模型,模态频率,稳定图,时变系统
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图表清单南京航空航天大学硕士学位论文图悬臂梁系统有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图激励信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图加速度响应信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图悬臂梁系统的频响函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图时变悬臂梁系统前三阶模态变换情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。图时变悬臂梁加速度响应信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图稳定图的原理图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图原点激励响应的稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯~图跨点激励响应的稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图精细时程积分法求解的稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图噪声能量为信号能量的ナ钡奈榷ㄍ肌图噪声能量为信号能量的%时的稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图节点的单位脉冲加速度响应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图矿钡腁δP驮慵だ煊ξ榷ㄍ肌图矿钡腁P驮慵だ煊ξ榷ㄍ肌得到的脉冲响应函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图划分为个时间段情况下的前两阶模态时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图划分为个时间段情况下的第三阶模态时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图模型阶次为卜浊榭鱿碌牡谌啄L北湮榷ㄍ肌图未加入噪声时的第一阶模态时交稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一图未加入噪声时的第二阶模态时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图未加入噪声时的第三阶模态时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图
基于泶颇P偷氖北湎低巢问媸斗椒ㄑ芯图加入噪声时的第一阶模态时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯图尤朐肷钡牡诙啄L北湮榷ㄍ肌图岣逜P徒状吻涫钡谌啄L北湮榷ㄍ肌图蒊浠坏玫降谝唤啄L北湮榷ㄍ肌图蒊浠坏玫降诙⑷啄L北湮榷ㄍ肌图悬臂梁试验现场图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图试验所用瞧鳌图试验所用铁粉奥┒⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.图试验示意图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图采集到的加速度响应信号⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..图第一阶试验模态频率时变稳定图⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯