基于自由振动响应识别颤振导数的特征系统实现算法

桥梁断面的颤振导数在研究桥梁风致颤振稳定性上扮演着重要的角色,通常通过节段模型风洞试验获得。提出采用时域特征系统实现算法来识别节段模型振动系统的模态参数,进而提取桥梁断面颤振导数的方法。为验证该方法的可行性,进行了二自由度流线型薄平板节段模型自由振动风洞试验,并将识别的气动导数值与Theodorsen理论解进行了比较。

特征系统实现算法中的模型定阶方法研究

特征系统实现算法中,模型定阶是最关键的一步,在研究了现有工作模态定阶方法的基础上,提出了奇异值差值法的模型定阶方法。通过两个试验对该模型定阶方法进行了验证,结果证明该方法是有效的、可行的。

基于ERA算法的大桥斜拉索索力检测方法

斜拉桥拉索模态参数(固有频率、阻尼比)在索力测试、拉索减振、实时控制等方面起着重要作用。目前斜拉索索力一般以频域分析法(如频差法等)进行检测,提出采用ERA算法来获取拉索自由响应信号中的各阶模态参数,从而给出更加精确稳定的拉索基频和对应索力,并与传统索力测算方法——功率谱峰值法进行对比分析。本文方法简单,与理论值吻合良好,试验容易实施,具有较好的工程实用价值。数字仿真与工程测试结果表明了方法的有效性和可行性。

扩展特征系统实现算法在结构模态参数识别中的应用

特征系统实现算法(ERA)需要以自由响应或脉冲数据作为前提,而实际工程中,随机荷载作用下的响应较为常见。该文在ERA算法的基础上进行扩展,引入观测马科夫(Observer Markov)参数,推导并提出扩展特征系统实现算法(EERA),使其可以应用于随机荷载下的强迫振动响应,提高计算精度。该文首先引入3个自由度数值模拟试验,利用EERA进行模态参数识别,与精确解比较表明该文算法有效可靠,与ERA结果比较表明该文算法可以提高精度,然后在实验室环境下对一个4层框架结构进行了振动台实验,利用无线传感技术获得El Centrol地震波激振下的结构加速度响应,利用EERA识别此框架结构的模态参数,结果有效可靠,为实际工程应用提供了一定的可能性。

卫星在轨周期干扰力矩辨识与补偿方法的研究

文章针对三轴稳定卫星受周期干扰影响的情形,研究周期干扰力矩预先未知的情况下卫星在稳态运行期间姿态的高精度控制问题。要实现卫星姿态的高精度控制,需要对未知周期干扰力矩进行在轨估计进而实现补偿。该文首先基于卫星的稳态输出数据,采用特征系统实现法辨识周期干扰力矩的频率,并结合控制系统的闭环传递函数估计干扰的幅值进而获得周期干扰的完整模型。然后提出了使用前馈控制对所估计干扰实现在线补偿的方案。分析和仿真结果表明,上述方案能有效地克服未知周期干扰力矩对姿态稳定度的影响,提高在轨运行卫星的姿态控制精度。

基于CEEMD和小波包阈值的组合降噪及泄流结构的模态识别方法

水流荷载激励下,泄流结构模态识别的实测振动信号常受噪声干扰。以往EEMD算法有添加白噪声造成非标准IMF导致的模态分裂问题及IMF有噪声残余不能完整重构信号的完备性问题。而完备总体经验模态分解(CEEMD)法,通过在信号分解的每一层面添加特定高斯白噪声,利用分解后第一阶分量加总平均得到唯一余量计算固有模态函数,克服了EEMD的缺点;同时提出CEEMD与小波包阈值结合的组合降噪方法,运用到向家坝水弹性模型实测振动信号降噪中,验证了该组合方法降噪的有效性;为了提高带噪振动响应模态识别的精度,基于数据相关技术,利用Markov参数构造相关矩阵R,用该相关矩阵重构Hankel矩阵后SVD分解得到系统最小实现,即数据相关特征系统实现法(ERA/DC)。将滤波降噪结合模态识别的整套方法,应用到锦屏一级拱坝的泄流实测振动响应中,得到了较好的应用效果。

基于振动台试验的模态参数识别算法比较研究

基于结构动力响应信号的分析与处理,识别结构模态参数是结构健康监测和损伤诊断等研究及工程实践中的一个重要环节,同时也是前提和难点所在。经过近几十年的努力,结构模态参数识别技术虽然有了长足的发展,但到目前为止众多的参数识别基本算法及其改进仍然存在一些不足。本文对较为典型的识别算法间的共性、差异及不足进行了分析比较,并重点选取特征系统实现算法和有理分式多项式法,对同济大学土木工程防灾国家重点实验室12层钢筋混凝土框架模型振动台试验数据进行了处理,并对识别结果进行了分析、比较,以便为后续研究奠定基础。

工作应变模态时域识别方法研究

由于应变型指标比位移型指标对结构损伤具有更好的识别能力,在考虑了环境激励的优越性的情况下,借鉴环境激励下位移模态时域识别方法,提出了基于应变模态特征系统实现的时域识别方法。采用随机减量技术对随机应变响应信号进行预处理,得到系统的应变自由衰减曲线,近似获得应变脉冲响应数据。构造Hankel矩阵,通过奇异值分解得到该系统的最小实现,最后对最小实现状态矩阵进行特征值分解,推导得到应变模态参数的时域识别方法。

导弹出水过程动力学参数辨识方法研究

导弹出水过程时间短,边界也随时间变化,对短时非平稳信号的模态参数识别技术进行研究,最后利用特征系统实现法对其出水过程进行模态参数辨识。

基于随机减量法的分布式结构模态参数识别

分区进行平行分析处理的技术已成为大型结构密集布置无线智能传感器网络检测结构系统的重要任务。提出基于随机减量法的分布式数据采集和模态识别方法。以两边简支板模型试验为例,采用ISM400无线智能传感器,通过自然激励法获得测试结构的响应信号,计算随机减量函数,然后运用特征系统实现算法提取系统的状态空间参数,并结合稳定图的方法剔除虚假模态,识别出结构的模态性能参数。以模态置信度为判据对比分析分布式算法与集中式算法的识别效果,结果表明两种算法吻合良好。

电力系统阻尼控制设计中的降阶状态空间模型辨识

电力系统广域阻尼控制器业已成为提高系统稳定性和跨区输电能力的重要手段。在设计电力系统阻尼控制器时,由于分析手段和计算能力的限制,系统全模型不易获得,一般需要借助系统辨识获取电力系统动态和主导模式等信息。将传统的特征系统实现方法(ERA)和模型降阶方法相结合,在保留ERA速度快、能方便处理多输入多输出系统等优点的同时,针对电力系统阻尼控制对模型参数的一般要求做出改进,可解决模型实数化和辨识结果降阶等问题,设计出一套实用的降阶辨识方案。将此方案运用于不同规模的电力系统,仿真对比原模型和降阶辨识后模型的结果表明:该方法可以得到具有较高精度和合适阶数的电力系统局部线性化模型,具有较好的实用性;但是将此方案应用于强非线性MIMO系统时,应注意输入通道间耦合对辨识结果的影响。

射电望远镜伺服系统的参数辨识与模型降阶

应用基于系统模型的控制算法能够提高射电望远镜的指向精度和跟踪性能.因此,采用一种由相关分析法和特征系统实现算法组成的辨识方法来获得射电望远镜的参数模型.首先利用相关分析法对伪随机序列(PRBS)的特性进行分析,得到了系统的脉冲响应序列,依据由脉冲响应序列组成的Hankel矩阵的奇异值大小得到系统的模型阶次,并采用特征系统实现算法对Hankel矩阵进行转换,得到系统的参数模型.在保留系统主要动态特性的基础上,运用模型降阶技术对所得的传递函数进行降阶,得到一个低阶模型.最后以南山26米射电望远镜为平台进行模型辨识实验.实验结果表明:相对于子空间辨识方法,由本文提出的辨识方法得到的系统模型能够准确地描述26米射电望远镜的动态特性.

时域模态分析方法的研究及软件研发

时域模态分析方法是当前国内外热门的课题。对主要的几种时域模态分析方法进行了研究总结。指出了时域模态分析方法的特点和存在的问题 ,并指出了编程中的一些要点 ,以及在使用时域模态分析方法时的一些要领 ,同时给出了时域法和频域法的对比以及仿真计算结果。如果时域模态分析方法的软件设计合理 ,使用得当 ,就能得到可靠的分析结果 ;使得时域模态分析方法不需要已知激励力、能同时识别多阶很密集的模态等优点充分展示出来。

基于支持向量机的桥梁冲刷深度识别方法研究

针对应用检测设备检测桥梁冲刷深度比较困难的情况,提出一种新的桥梁冲刷损伤识别研究方法。该方法综合应用特征系统实现算法和支持向量机方法,在环境激励的条件下对桥梁的冲刷深度进行识别。在该方法应用过程中,关键是通过样本库找到对下部结构冲刷深度敏感的点,并在敏感点进行采集环境激励下的加速度振动响应信号。通过实桥验证证明了该方法具有较高的识别精度并具有较好的鲁棒性。该方法为桥梁的冲刷损伤识别提供了新的途径。

基于动态测试数据的旧桥系统参数识别

为快速、有效地识别环境激励下钢桁架桥的模态参数,选择应用较为广泛的峰值法和特征系统实现算法2种模态参数识别方法进行研究,并将稳定图与功率谱密度函数相结合的方法用于真假模态的甄别。以一座钢桁架桥为例验证2种识别方法以及真假模态判别方法的有效性,结果表明运用峰值法和特征系统实现算法均可较为快速有效地得到钢桁架桥的模态参数,其中特征系统实现算法的效果更好;稳定图与功率谱密度函数相结合的方法可以弥补峰值法和特征系统实现算法的不足,使振动模态识别的结果更为可靠。

电力变压器振动特性分析与固有频率识别

文章提出了基于合闸振动信号的变压器振动固有频率识别方法,可以据此来实现对变压器机械状态的评估。首先,文章建立了变压器多自由度非线性轴向振动模型,通过计算得出变压器在发生故障时其固有频率将会发生变化,而振动固有频率可以从变压器的合闸振动信号中提取得到,基于此文章提出了基于变分模态分解和特征系统实现算法结合的变压器固有频率识别方法,并根据固有模态分量的统计特性,提出了基于延时峭度法的模态识别方法,最后通过仿真与实验证明所提方法较传统方法而言可以有效的降低谐波模态的干扰,提高固有频率的识别精度。

渡槽排架结构人工激励模态试验分析

开展渡槽排架单向单输入多输出SIMO(Single Input Multiple Output)法、双向多输入多输出MIMO(Multiple Input Multiple Output)法人工激励模态试验,选用特征系统实现法识别纵向、横向、双向模态参数,结果表明,单向SIMO法稳定图绝大多数谱峰明显、模态识别效果较好,纵向模态比横向丰富、识别效果好;双向MIMO法纵向谱峰大多数明显,横向除双向第2阶(即横向第1阶)谱峰明显外,其他基本很小,尤其是横向模态频率接近纵向时,甚至无谱峰,只识别出纵向模态;排架结构以排架柱弯曲振动为主,纵向低阶、高阶模态横梁分别以平动或转动刚体振动、弯曲振动为主,横向模态横梁为平动或不动刚体振动;两种方法识别出的模态频率误差较小,模态阻尼在正常范围,但双向MIMO法部分横向模态未能准确识别。从识别精度、试验工作量及操作便捷性而言,排架结构人工激励模态试验选择单向SIMO法优于双向MIMO法。

航天器环境干扰力矩的闭环辨识与补偿(英文)

研究引入干扰力矩辨识的方法提高三轴稳定航天器在稳态运行期间的高精度指向控制问题。基于航天器的稳态输出数据和系统传递函数,对环境干扰力矩的完整模型进行闭环辨识。其中采用改进的特征系统实现相关算法和多元线性回归法辨识环境干扰力矩的模型参数,最后使用前馈控制对所辨识的环境干扰力矩实现在线补偿。分析和仿真结果表明,该方案能有效地克服不确定的环境干扰力矩对姿态稳定度的影响,提高在轨运行航天器的姿态稳定精度。

海洋平台结构模态参数识别的仿真研究

将特征系统实现法(ERA)与CBSI算法相结合识别海洋平台结构的模态参数(固有频率,阻尼比,振型),利用有限的加速度信号进行结构模态参数识别。海洋平台结构数值模型模拟的动力响应信号用于参数识别。所识别出的海洋平台模态参数与有限元ANSYS分析所得的结果相比较,表明运用本文所提出的方法进行模态参数识别是有效的。

卫星活动部件的干扰辨识与抑制

采用干扰辨识的方法实现带活动部件三轴稳定卫星的高精度姿态控制问题。首先以扫描镜为例进行,分析扫描镜运动对卫星产生的等效干扰力矩;然后根据卫星控制系统的稳态输出数据,采用特征系统实现算法对扫描运动产生的干扰频率进行闭环辨识;最后在所辨识干扰频率的基础上,采用偶极子干扰抑制滤波器消除扫描镜运动干扰对卫星姿态的影响。仿真结果表明,所提出的方法能有效地克服活动部件运动产生的未知干扰对卫星姿态稳定度的影响,提高在轨运行卫星的姿态控制精度。