运动副摩擦参数的识别方法研究

采用粘性 库仑摩擦模型建立了单自由度回转机械系统运动微分方程,分别从时域和频域角度提出了两种识别运动副摩擦参数的方法。仿真结果表明,两种方法在较高信噪比下均能有效地辨识出库仑摩擦和粘性摩擦参数,其中频域法比时域法具有更高的参数估计精度。对电机驱动的单自由度转动机械系统实验装置的运动副建立了相应的摩擦模型,实验结果表明:在不同试验条件下两种方法计算得到的库仑和粘性摩擦参数具有较好重复性,从而验证了本文参数辨识方法的正确性。     

结构模态参数的子空间辨识方法

子空间状态空间系统辨识(4SID)方法是近年来出现的一种用于辨识线性振动系统动态特性的时域技术.它直接由输入/输出数据矩阵序列,通过基本的代数运算求取系统模型.本文概要地介绍了子空间系统辨识方法及其运算步骤,并应用该方法对一已知模态参数的桁架结构进行了仿真计算,得到了准确的辨识结果.     

物理参数直接识别法对于分布系统的应用

本文将物理参数直接识别法用于均匀分布系统等效离散模型的物理参数识别，数值模拟结果表明，识别得到的离散模型的动力特性较好地接近分布系统的动力特性，离散系统物理参数识别的有关结论对分布系统仍然成立，数值模拟与实验结果还表明，均匀分布系统时域响应测量点应等距离布置。     

参数振动自由响应的指数三角级数逼近

研究了单自由度参数振动系统自由响应的指数三角级数逼近问题。根据系统调制反馈的概念,将自由振动响应表示为振荡频率与参数激励频率的线性组合。应用谐波平衡,将参数振动方程转化成无限阶线性代数方程组;从非零解条件给出特征方程,应用数值解得到振荡频率;采用逆矩阵运算,给出自由响应通解;结合初始条件确定自由响应。将文中的逼近方法与龙格-库塔法进行了对比,研究结果表明:两种算法的时域响应、响应相图具有较高的一致性,其中两种方法计算得到的均方根值误差为0.14%,可以忽略不计。本文提出的方法在以下方面具有优势:1与龙格-库塔法相比,本文用数学表达自由响应,有利于剖析参数振动自由响应的动力学性质,当参数指数为0.3的情况下,龙格-库塔法最大计算误差为1.5443,本文方法最大计算误差为9.911×10~(-9),计算精度上明显优于龙格-库塔法;2振动响应解的指数三角级数表达可以为工程应用,如为飞机机翼涡轮发动机的振颤运动提供方便的分析工具。     

特征值反问题与振动物理参数识别

振动系统物理参数识别在工程中具有重要的实际意义。本文把矩阵特征值反问题与振动物理参数识别相联系,提出了一种识别振动系统物理参数的新方法,即先实测两种不同约束条件下的固有频率,再解特征值反问题,从而确定系统的物理参数。对于不同的具体问题,提出了四种识别办法,并进行了数值摸拟。对扭转振动系统和结构振动系统进行了实际试验识别,结果表明,本文提出的方法对于振动系统的物理参数识别是有效的,可供工程实际应用。     

平流层飞艇气动参数辨识

进入21世纪以来，随着科技的飞速发展，世界上掀起了研究和开发平流层平台的热潮。飞艇作为平流层平台可以实现无线通信、空间观测、大气测量以及军事侦查等目的。本文首先将飞艇所受的气动力分成由于来流速度产生的定常气动力和飞艇转动引起的非定常气动力两部分，通过理论分析建立了飞艇的气动力模型，从而得到需要辨识的气动参数。其次建立了以浮心为原点的六自由度非线性动力学模型和一种基于混合遗传算法的气动力系数辨识方法——混合遗传算法（遗传算法＋单纯型法）与极大似然法相结合的方法，并利用该方法对飞艇的气动参数进行辨识。通过仿真结果验证了该方法实用性和有效性。最后通过对气动参数的准确值与辨识值的分析比较，得出各个参数对飞艇运动性能的影响情况。     

控制两相邻结构地震动响应的Maxwell模型流体阻尼器优化参数研究

运用被动连接单元减小相邻结构的振动被证明是一种行之有效的手段。将两相邻结构简化为两单自由度体系,用Maxwell模型模拟连接两相邻结构的流体阻尼器,分别导出了在地面白噪声激励下主结构平均振动能量最小或两相邻结构总平均振动能量最小这两个控制目标下流体阻尼器优化参数的一般表达式,该优化参数仅与两相邻结构的相对自振频率和相对质量有关,也讨论了两相邻结构的相对自振频率和相对质量对控制效果的影响。最后,运用具有不同相对参数的三类相邻结构在El Centro 1940 NS地震波作用下时域响应的数值结果说明了这种被动优化流体阻尼器能够非常有效地减小在地震作用下两相邻结构的振动响应。     

颇具特色的教材《振动力学》

由高等教育出版社出版的普通高等教育“九五”教育部重点教材《振动力学》,是经教育部工程力学专业教学指导委员会审定出版的．该书的首位作者是上海交通大学博士生导师刘延柱教授．《振动力学》第一个显著特色是在内容体系编排上将线性振动和非线性融为一体．为教学上便于接受,在基本部分内仅用直观的定性分析方法（如相平面法）和简单的近似解析方法（如谐波平衡法）讨论非线性振动．单自由度系统自由振动和受迫振动两章统一处理线性振动和非线性振动,将前者作为后者的特例,自激振动一章着重从物理概念上说明非线性现象．多自由度系统…     

多输入—多输出实验模态参数识别（2）：时域识别法及其内在联系

本文在多输入——多输出实验模态参数识别技术离散统一模型的基础上,介绍了几种得到广泛应用的多输入——多输出实验模态参数时域识别技术,如直接参数模型识别法,Polyreference 识别法,Ibrahim 时域法和特征系统实现算法(ERA),并将这几种算法统一在一个基本的数学模型—离散的统一模型上,指出了这几种识别方法相互之间的联系。     

有限元—传递矩阵法求解链式结构非线性系统的动力响应

本文提出一分析多自由度非线性振动系统时域响应的数值计算法,并就一三自由度非线性系统,分别计算了此系统具有一个非线性弹簧、两个非线性弹簧和三个非线性弹簧三种情况下的动态响应;通过与对应的线性系统响应结果的比较,验证了此法的有效性、可靠性和多种优点.     

界面连接刚度参数辨识的子结构分析法

以试验模态参数为基础,提出一种通过特征方程反问题辨识子结构界面连接刚度参数的子结构分析法。新方法以子结构动柔度矩阵特征方程为基础,建立求解界面结点内力和位移的方程,从而由子结构内部结点可测自由度上的位移用广义逆理论估计界面结点内力和位移。并通过迭代修正内部结点可测自由度上的试验值,以提高界面内力和位移的估计精度。最后通过连接子结构刚度矩阵建立的平衡方程求解相应的刚度参数。文中以太阳电池阵板间铰链副刚度参数辨识为例,将铰链副简化为两端结点各有6个自由度的弹簧连接元,考虑到自由度之间的耦合,推导了连接元的刚度矩阵。用上述方法辨识了铰链副6个自由度的刚度参数,得到满意的辨识结果。     

多自由度参数振动受迫响应的三角级数逼近

针对多自由度的参数振动系统,研究了参数周期与激励力周期不相同情况下受迫振动稳态响应的三角级数解。首先根据调制反馈原理将受迫振动响应表示为各谐波成分线性组合的三角级数形式;然后运用谐波平衡及分块带状矩阵求逆算法,求解得到各个谐波项的系数向量;最后将本文提出的级数逼近法与标准的Runge-Kutta法进行了对比。结果表明:两种方法得到的相图结果高度一致,而本文方法在分析和计算上更具有优势:1)用三角级数来表达振动受迫响应,可以直接得到各频率成分的谐波系数,利于参数振动的时域、频域分析;2)所有的谐波系数向量都可以通过计算机进行数值计算,采用该方法得到的逼近误差与级数项数有关,随着级数项数的增加精度会进一步提高;当级数项数取15项时,逼近误差为8.12×10-3;3)对于同样的10万数据点的计算量,Runge-Kutta法耗时69.51s,而本文采用了大型稀疏矩阵快速算法的级数逼近法计算耗时仅0.1317s,计算效率显著提高。     

区间参数振动系统的动力优化

对具有区间参数的多自由度振动系统的不确定性优化问题，提出一种新的区间优化方法．利用泰勒展开和函数的区间扩张，将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题．该方法应用于多自由度线性扭振系统，并把区间设计变量的中值和不确定性半径取作优化参数．算例表明该方法是有效的．     

管道联接件参数识别的行波法

基于结构振动的行波理论,提出了一种管道联接件物理参数识别的新方法.以未充液直管在平面内的弯曲振动为例,建立了入射波和出射波在联接件处的散射关系,并结合波模式幅值系数的识别,得到一组包含待识别参数的非线性方程组.在每一个频率下求解该方程组得到联接件的动刚度,最后采用最小二乘法一次识别得到联接件的物理参数.数值仿真结果表明,行波法在管道联接件参数辨识中,识别精度高,而且采用矩阵条件数小的传感器阵列,可以提高参数辨识的精度.     

一种推导单自由度线性振动系统杜哈梅积分的方法

一种推导单自由度线性振动系统杜哈梅积分的方法陈立群（鞍山钢铁学院，鞍山１１４００２）在机械振动教材中，任意干扰力作用下的单自由度振系受迫振动可用选加原理和单位冲量的响应求得￣［１］，也可用Ｌａｐｌａｃｅ变换法求出￣［２］．前者虽然物理意义明确直观易懂...     

一种推导单自由度线性振动系统杜哈梅积分的方法

一种推导单自由度线性振动系统杜哈梅积分的方法陈立群（鞍山钢铁学院，鞍山１１４００２）在机械振动教材中，任意干扰力作用下的单自由度振系受迫振动可用选加原理和单位冲量的响应求得￣［１］，也可用Ｌａｐｌａｃｅ变换法求出￣［２］．前者虽然物理意义明确直观易懂...     

非线性系统非平稳随机响应的时域模态分析法

采用时域模态分析和统计线性化法，得到了一个计算非线性多自由度系统非平稳随机响应的方法。该方法是基于统计线性化参数在一系列微小时间间隔内保持不变，而在这些微小时间间隔的分界点突然改变的假定。考虑了等效线性化系统的时变性；获得了响应协方差矩阵的递推关系。给出了两个算例，并将计算结果与相应的数字模拟结果进行了比较。结果证明该方法是具有满意精度和有效，而且可用于时变系统     

壁湍流相干结构的辨识

本文评价了辨识湍流边界层近壁区域相干结构的条件采样法、自相关函数法、数字滤波法和子波分析法。结果表明：条件采样方法对门限值和平均窗宽等检测参数具有较强的依赖性，可以通过调整这些参数来选择最佳的参数值使得相干结构的误判概率达到最小。自相关函数法不需要任何参数就能够得出确定的结论，因此是一种比较客观的方法。但是，这种方法只能从统计上确定平均猝发周期，并不能实时地辨识相干结构。数字滤波法能够将湍流脉动信号分解为大尺度涡和近似各向同性的小尺度涡两部分，但是如何去掉大尺度信号中的非相干部分是仍然需要解决的问题。子波分析是分解湍流信号辨识湍流相干结构的有效手段，它能够将湍流信号在时域空间和频域空间进行双局部化分解，用能量最大准则确定相干结构对应的时间尺度参数，用子波逆变换提取相干结构对应的速度信号波形     

基于简化模型的超高层结构传感器优化布置

对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型.由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型.基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串联多自由度体系,然后根据简化结构的物理参数来计算弱轴方向振型矩阵的方法,有效地解决了这一问题.以某超高层结构为例,根据计算得到的系统振型矩阵,首先由其转置的列主元QR分解得到传感器的初始布置方案,然后以模态置信度(MAC)矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积算法逐步增加可降低此初始布置MAC非对角元的结构自由度,并考虑经济性因素,最终确定出了传感器的布置方案.     

线性振动亏损系统广义模态参数的识别方法

基于线性振动亏损系统的广义模态理论,本文提出了一种识别亏损系统广义模态参数的频域方法。该方法将直接法与迭代法相结合,无需人工初值,可分步识别出亏损系统的全部广义模态参数。模拟识别结果表明,本文方法是有效且可行的。