基于数字滤波器卷积核模型的系统响应误差分析与响应谱优化

响应谱被广泛应用于振动试验谱推导和振动台闭环控制,其计算精度取决于所采用的数字滤波器方法。首先构建了基于数字滤波器的线性力学系统强迫响应计算模型,然后提出了基于数字滤波器卷积核模型的系统响应误差分析方法,在此基础上对比了脉冲响应不变法、阶跃响应不变法、中心阶跃响应不变法、斜阶跃响应不变法及三点拉格朗日法引入的响应偏置误差和相位误差,最后基于三点拉格朗日数字滤波器对疲劳损伤谱和极值响应谱进行了优化分析。分析结果表明,在给定采样率下,三点拉格朗日法引入的偏置误差最小,且相位误差接近零。该方法可进一步提高响应谱计算精度,对利用响应谱推导振动试验谱和振动台闭环控制有实用价值。