内积运算结合遗传算法识别密集模态阻尼的研究

发布时间：2017-05-04 09:14

  本文关键词：内积运算结合遗传算法识别密集模态阻尼的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：阻尼表征结构在振动过程中能量耗散的程度,是结构振动响应分析的重要参数之一,准确识别阻尼对提高结构的稳定性具有重要意义。阻尼值的识别精度和识别效率受诊断方法的影响较大。目前,阻尼的识别方法有很多,传统的阻尼识别方法限制条件多,且不能准确识别密集模态的阻尼比,无法完全满足实际工程的需要。改善阻尼识别方法,提高阻尼识别精度,一直是结构动力分析领域中的重要课题。本文总结了一些常用的阻尼识别方法,分析了这些方法的优缺点。重点介绍内积法识别阻尼的基本原理,内积法诊断阻尼的过程中忽略了信号负频率项的影响,识别精度受到采样时间和阻尼大小的限制。针对内积法识别阻尼时存在较多限制条件的问题,提出内积运算结合遗传算法识别阻尼的方法。从最基本的单自由度信号入手,考虑信号的负频率项,通过内积运算获得完整的目标函数,引入最优化方法中的遗传算法,优化搜索双变量目标函数最大值的最优解,获得信号的阻尼比。遗传算法二维变量全局优化搜索的策略提高了阻尼诊断的效率。本文方法识别过程简便,诊断结果不受采样时间和系统阻尼值大小的限制,是一种高精度的阻尼识别方法。在多自由度系统中,模态的密集程度是影响阻尼识别精度的主要因素。针对目前常用的阻尼识别方法不能有效识别密集模态阻尼的问题,在本文方法能够准确识别单自由度系统阻尼的基础上,提出内积运算结合遗传算法识别密集模态阻尼。根据密集模态信号的阶数,构造相关的函数系,离散化后的函数系进行施密特正交转化为标准正交向量系,将密集模态信号与标准正交向量系中的每一个向量做内积运算,得到用于求解阻尼的目标函数。引入帕斯瓦尔定理,将密集模态阻尼识别的问题发展为遗传算法优化搜索多变量目标函数最大值最优解的问题。优化搜索得到每阶模态对应的衰减系数和固有频率,从而诊断出密集模态的阻尼。该方法能有效地消除相邻模态之间的相互干扰,准确识别出密集程度很高的模态的阻尼比。仿真算例对本文方法进行了验证,将它与内积法以及传统的半功率带宽法进行比较。结果表明,本文方法识别结果不受采样时间和阻尼大小的限制,识别精度高。在密集模态阻尼的识别中,经过数据对比发现本文方法能够准确识别密集程度很高的模态的阻尼。验证了所提出方法的有效性和准确性,即使信号存在一定的噪声干扰,此方法的识别结果仍然准确。在实验中,将本文方法应用于发动机油底壳的阻尼识别。油底壳响应中存在一定程度的密集模态,通过对响应信号的分析和处理,本文方法准确识别出油底壳阻尼值,进一步验证了本文方法的工程实用价值。
【关键词】：阻尼 内积运算 遗传算法 施密特正交 密集模态 油底壳
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB53;TP18
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 引言11-12
• 1.2 国内外阻尼识别的研究现状12-17
• 1.2.1 频域识别方法13-14
• 1.2.2 时域识别方法14-15
• 1.2.3 时频域识别方法15-17
• 1.3 论文的研究意义17-18
• 1.4 论文的主要研究内容18-21
• 第二章 常用的阻尼识别方法21-31
• 2.1 半功率带宽法及其改进方法21-23
• 2.2 ITD法及其改进方法STD法23-26
• 2.3 希尔伯特-黄变换方法26-30
• 2.3.1 经验模态分解26-28
• 2.3.2 希尔伯特变换及模态阻尼识别28-29
• 2.3.3 HHT方法存在的问题29-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第三章 内积法识别阻尼31-41
• 3.1 内积运算的解相关特性31-32
• 3.2 内积法识别阻尼的基本原理32-35
• 3.3 信号负频率项对识别精度的影响35-37
• 3.3.1 影响程度的决定因素35-36
• 3.3.2 仿真算例36-37
• 3.4 内积法在多自由度系统中的应用37-40
• 3.4.1 内积迭代识别密集模态阻尼37-38
• 3.4.2 仿真算例38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 内积运算结合遗传算法准确识别单自由度系统阻尼41-50
• 4.1 内积运算获得目标函数41-44
• 4.2 遗传算法优化搜索最优解44-45
• 4.3 信号的幅值和相位的识别45-46
• 4.4 单频信号阻尼识别的主要步骤46-47
• 4.5 仿真算例47-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第五章 密集模态阻尼的识别50-59
• 5.1 识别密集模态阻尼的基本原理50-52
• 5.2 密集模态阻尼识别的主要步骤52-54
• 5.3 仿真算例54-57
• 5.4 本章小结57-59
• 第六章 油底壳模态阻尼测试实验59-63
• 6.1 油底壳阻尼测试实验概况59-60
• 6.2 油底壳阻尼识别60-62
• 6.3 本章小结62-63
• 第七章 总结与展望63-65
• 7.1 工作总结63-64
• 7.2 前景展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士期间所发表的论文70

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