基于在线递归辨识方法的悬臂梁—移动滑块惯性力辨识研究
发布时间：2020-04-09 12:14
【摘要】：以简支梁与悬臂梁为主的梁结构广泛运用于社会生产与生活中的各个方面,其中,简支梁代表性应用为桥梁,悬臂梁代表性应用为跳水跳板与风扇叶片等。因此,梁结构上荷载辨识问题也一直是结构力学领域的研究热点。由于梁结构上荷载一般为移动荷载,具备时变特性,且一般难以直接测量,因此对其进行准确的辨识具有重大意义。就简支梁结构与悬臂梁结构而言,由于前者应用范围更加广泛,因此成为了梁结构上移动荷载辨识的主要研究对象,而针对后者的理论与实验研究则相对较少。本文针对悬臂梁结构,引入经典欧拉-伯努利力学模型,基于悬臂梁结构力学边界条件,通过积分变换得到移动惯性力荷载与悬臂梁各结构特征点振动响应之间的微分方程关系式。随后将其转化为离散状态空间模型,利用在线递归辨识算法,得到移动荷载辨识结果,即所需时变惯性力参数。本文针对不同应用环境进行了三组辨识实验。首先,本文进行了不含噪声数据的数值模拟实验,其辨识结果与根据有限元方法计算得到的结果十分吻合；其次,考虑到工业现场环境噪声对传感器测量数据造成的影响,本文进行了含高斯白噪声的数值模拟辨识实验,实验结果表明本文的辨识模型与算法相对于传统最小二乘算法而言,具有很好的噪声抑制效果。最后,针对目前国内外梁结构上移动荷载辨识的研究成果往往局限于数值模拟问题,本文根据悬臂梁-移动滑块模型特点,首次搭建实验台架系统并开展实验研究,获取了悬臂梁在单个移动荷载作用下的振动数据,并运用辨识模型得出了惯性力参数。通过现场实验可得,辨识结果在大部分辨识过程中均十分准确与稳定。因此,得益于其优异的噪声抑制特性,本文提出的辨识模型可有效用于在工业现场环境下的悬臂梁结构上移动惯性力辨识,并可针对荷载水平进行在线监测,为相关生产活动提供技术保障。特别地,本文提供了可靠的悬臂梁结构上移动荷载辨识实验方案,为后续研究工作打下了坚实的基础。
【图文】：
逡逑现考虑梁结构中一位置为Ｘ的微元块，易知其受力分析如图２－２所示，其中，逡逑Ｍ（ｘ，0为此微元在时间ｄ目对于静止状态下在轴线垂直方向的位移，ＭＯＭ）为弯逡逑矩，Ｆ（ｘ，，0为横向剪切力。根据Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ法则，惯性力已被考虑其中。逡逑ｐｄｘ逡逑ｔ逡逑Ｍ邋Ｖ邋＾逡逑ｆ逡逑＼逦Ｖ邋Ｊ逡逑逦１逦Ｔ邋＋—（ｈ逡逑！逦ｄｘ逡逑%煎义希妫赍澹剑恚洌蓿掊义希″嗡担插义希洌义希惧义贤迹玻材澄⑿〉ピ氖芰Ψ治鐾煎义希较蛏虾狭Ψ治龉叵凳轿哄义希洌皱味剩垮义隙藉澹校械坼纹保╁义显诳悸枪咝粤Φ那榭鱿拢斯叵凳讲辉偈羌虻サ募羟辛υ谕獠亢嵯蛄τ肓航徨义瞎怪械奶逑帧Ｎ蚧低常偕韫咝粤τ胛⒃羌铀俣鹊淖饔霉叵悼珊雎裕傻缅义希紫鹿叵凳剑哄义希皱澹绞腻危ǎ玻玻╁义希希劐义显诩羟行伪渑缘那榭鱿拢渚兀使叵凳轿诲义希湾澹角赏蝈危ǎ玻常╁义希希劐义辖剑玻玻剑玻沉绞酱胧剑玻保傻镁渑防航峁鼓Ｐ停哄义希洌蓿蹂蹇蟆浮＃Γ㈠义匣Х瘢浚。咤逡驴冢矗╁义希保板义
本文编号：2620742
【图文】：
逡逑现考虑梁结构中一位置为Ｘ的微元块，易知其受力分析如图２－２所示，其中，逡逑Ｍ（ｘ，0为此微元在时间ｄ目对于静止状态下在轴线垂直方向的位移，ＭＯＭ）为弯逡逑矩，Ｆ（ｘ，，0为横向剪切力。根据Ｄ’Ａｌｅｍｂｅｒｔ法则，惯性力已被考虑其中。逡逑ｐｄｘ逡逑ｔ逡逑Ｍ邋Ｖ邋＾逡逑ｆ逡逑＼逦Ｖ邋Ｊ逡逑逦１逦Ｔ邋＋—（ｈ逡逑！逦ｄｘ逡逑%煎义希妫赍澹剑恚洌蓿掊义希″嗡担插义希洌义希惧义贤迹玻材澄⑿〉ピ氖芰Ψ治鐾煎义希较蛏虾狭Ψ治龉叵凳轿哄义希洌皱味剩垮义隙藉澹校械坼纹保╁义显诳悸枪咝粤Φ那榭鱿拢斯叵凳讲辉偈羌虻サ募羟辛υ谕獠亢嵯蛄τ肓航徨义瞎怪械奶逑帧Ｎ蚧低常偕韫咝粤τ胛⒃羌铀俣鹊淖饔霉叵悼珊雎裕傻缅义希紫鹿叵凳剑哄义希皱澹绞腻危ǎ玻玻╁义希希劐义显诩羟行伪渑缘那榭鱿拢渚兀使叵凳轿诲义希湾澹角赏蝈危ǎ玻常╁义希希劐义辖剑玻玻剑玻沉绞酱胧剑玻保傻镁渑防航峁鼓Ｐ停哄义希洌蓿蹂蹇蟆浮＃Γ㈠义匣Х瘢浚。咤逡驴冢矗╁义希保板义
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