基于局部均值分解的模態(tài)參數(shù)識別方法研究.pdf

1、振動結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識別在機(jī)械工程、航天航空、土木、國防工業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)振動系統(tǒng)剛度、阻尼、質(zhì)量等參數(shù)是否隨時間發(fā)生變化，可以將振動系統(tǒng)分為時變系統(tǒng)和非時變系統(tǒng)。非時變系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)識別方法目前研究的比較多，方法也比較成熟，然而如何對多自由度非時變系統(tǒng)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識別仍需進(jìn)一步研究。對于時變系統(tǒng)，又可以分為線性時變系統(tǒng)和非線性時變系統(tǒng)，本文主要討論線性時變系統(tǒng)，該系統(tǒng)振動響應(yīng)的信號為調(diào)幅調(diào)頻的非平穩(wěn)信號，識別模態(tài)參數(shù)難度較大。

2、現(xiàn)在國內(nèi)外關(guān)于這方面的研究工作開展的比較少。
　　局部均值分解（Local Mean Decomposition，簡稱LMD）能自適應(yīng)地將一個多分量信號分解為多個具有物理意義的PF分量（Product Function，簡稱PF）之和，每個PF分量是由一個純調(diào)頻信號和一個包絡(luò)信號相乘得到的，而該分量瞬時頻率通過純調(diào)頻信號直接求出，瞬時幅值即為包絡(luò)信號。組合所有分量的瞬時幅值和瞬時頻率，便可以獲得原信號的完整時頻分布。本質(zhì)上LMD方

3、法是把多分量的信號自適應(yīng)分解為單分量的調(diào)幅——調(diào)頻信號的和，因此適用于多分量的非平穩(wěn)信號處理。
　　將局部均值分解方法引入到模態(tài)參數(shù)識別領(lǐng)域，深入系統(tǒng)地研究了基于局部均值分解的時變與非時變振動系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)辨識方法。
　　論文主要研究工作有:
　　1.基于局部均值分解(LMD)模態(tài)參數(shù)識別方法理論研究。通過理論分析，提出了基于LMD分解方法模態(tài)參數(shù)識別的流程，并用LMD方法和EMD方法對調(diào)幅調(diào)頻信號進(jìn)行瞬時頻率和瞬時振幅

4、的識別，對兩種方法的結(jié)果進(jìn)行比較和分析，驗證LMD分解方法在處理線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別問題上較EMD方法優(yōu)勢。
　　2.非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別。根據(jù)非時變系統(tǒng)振動響應(yīng)的特點，結(jié)合一次線性擬合，從理論上提出了基于LMD的非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別的流程，并用單自由度非時變系統(tǒng)和多自由度非時變系統(tǒng)的仿真算例分析結(jié)果以及裂紋梁瞬態(tài)響應(yīng)實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果驗證了本文提出的方法對非時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別的有效性。
　　3.線性時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)

5、識別。線性時變系統(tǒng)振動響應(yīng)為非平穩(wěn)信號，根據(jù)LMD分解方法能有效分析處理非平穩(wěn)信號的特點，研究基于LMD分解方法的線性時變系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別。
　　4.時變SDOF系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別。在線性時變結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究在時變SDOF系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化來模擬實際中的結(jié)構(gòu)損傷的情況下，本文提出的LMD方法準(zhǔn)確識別SDOF系統(tǒng)剛度變化。為環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)損傷識別提供有效方法。
　　本文將局部均值分解方法應(yīng)用于非時變系統(tǒng)