复指数方法降噪技术和其试验研究.pdfVIP

第41卷第1／2期 中国海洋大学学报 41(1／2)t155～160 2011年1月 PERI()DICAL()FOCEANUNIVERSITY()FCHINA Jam．2011 复指数方法降噪技术及其试验研究。 包盟／、,业／h1，刘福顺1，李华军P，高志强2 (1．中国海洋大学工程学院，山东青岛266100I2．海洋石油工程股份有限公司，天津300451) 摘要：实测信号中的噪声，以及模型阶次的不确定性给模态参数的准确识别带来困难。以提高模态参数识别 精度为目标。提出基于模型定阶和信噪分离的复指数模态参数识别方法。该方法借助奇异值分解技术确定模型 阶次，采用结构低秩逼近方法进行信噪分离。在此基础上．利用复指数法进行模态参数识别。分别选取一维的悬 臂梁模型和二维的悬挂板模型进行物理模型实验，结果表明：该方法提高模态参数的识别精度．尤其是阻尼比的 识别精度，具有较好的工程应用前景。 关键词： 复指数法；实测信号；降噪技术；结构低秩逼近 中图法分类号：TU317+．1；N945．14文献标志码：A 文章编号： 1672—5174(2011)1／Z一155—07 结构模态参数识别是指通过结构的动态特性实验 模型定阶和信噪分离的复指数模态参数识别方法。该 获得的响应数据，确定结构的模态参数的过程O-zJ。模 方法在模态参数识别之前首先进行模型定阶，基于确 态参数识别方法的理论及应用研究是结构动力学反问 定的模型阶次并采用结构低秩逼近方法对实测信号进 题研究的主要内容，是结构动力特性分析、结构动力修 行信噪分离，然后利用复指数方法对信噪分离后的信 改设计、结构损伤检测及诊断和结构健康监测等研究 号进行模态参数识别。文中将借助一维悬臂梁模型和 及工程实践中的一个重要环节，其识别结果的精准与 二维悬挂板模型检验所发展方法的有效性。 否直接影响到后继工作的进行。 过去30a，发展了很多基于频响函数或者脉冲响 1复指数法(Prony方法) 应函数的模态参数识别方法。由于模态参数识别方法 1个N自由度的动力系统的频响函数可以表示 需要模型阶次的先验信息，从1970年代起，很多工作 为： 集中于模型定阶的研究。目前．模型定阶已成为模态 参数识别领域的最为重要的问题[3]。此外，由于实验 ‰)一茎(蕊Ak) (1) 测鼍的信号不可避免地受到噪声的干扰，实测信号的 其中，叫7t一跳~／1一赣是阻尼频率，撕和＆代表第 模态参数识别结果势必会受到影响。但是模态分析领 域中还没有专门考虑消除噪声的程序。 传统的模态参数识别方法在进行模态分析时，通 l，…，N。A。代表复幅值，“*”代表复共轭。对式(1) 常的做法是计算选用的模型阶次高于真实的模型阶 进行逆傅立叶变换，得到相应的脉冲响应函数： 次，从而引入了“噪声模态”【l之]。为了区分真实模态和 型 JIl(f)=≥：A^一‘ (2) 虚假模态。大多采用稳定图方法，即，随着计算模型阶 函 次逐渐增加，会识别出越来越多的模态参数，但是，只 其中“=--f．O^车女+i√I，而∽=I“I。 有真实的模态参数才会逐渐趋于稳定Es]。实际上，通 如果1个N自由度动力系统的实测脉冲响应函数 过稳定图法并不能完全排除虚假模态，特别是随着模 中包含未知的M阶模态，而且，当h(￡)以采样间隔△￡ 型阶次