复杂环境激励下线性结构模态参数辨识方法研究

摘要

本文主要针对飞行过程中的飞机、导弹等，以及高速运转的航空发动机这些大型工作结构，通常受到不平稳气流、高速旋转产生的不平衡力等难以测量的多种成分激励的作用，研究复杂环境激励下结构的模态分析技术。 本文采用基于EMD经验模式分解的多种参数辨识方法对含有白噪声、周期性和瞬态三种成分的复杂环境激励情况进行了结构模态分析。 在信号处理方面，对EMD分解技术提出了两种改进方案：一是将奇异值分解、相关系数、数字滤波相结合的处理技术；二是将奇异值分解、相关系数、小波包分解相结合的处理技术，从而为下一步的参数辨识奠定了基础。 在参数辨识方面，提出了两种解决方案：一是基于瞬态响应的模态参数辨识；二是基于响应间相关函数的模态参数辨识。针对这两种方案，均分别采用基于Hilbert变换的辨识法、时域峰值序列法和多参考点复指数法进行复杂环境激励下的结构模态参数辨识。 为了验证所提各种方法的有效性，本文对基于Simulink建模的四自由度系统进行了仿真计算，对基于ADAMS的虚拟飞机模型进行了模拟试验验证，并对多种方案所得结果进行了对比分析。研究表明，本文提出的各种方案都能够较有效地进行复杂环境激励下的模态识别。