《仅基于响应的结构模态参数鲁棒辨识技术》简介

更新于 2026年10月10日 版权声明

《仅基于响应的结构模态参数鲁棒辨识技术》这本书是由.刘莉等著创作的,《仅基于响应的结构模态参数鲁棒辨识技术》共有100章节

1

内容简介

本书主要对仅基于响应的结构模态参数鲁棒辨识技术进行研究,紧密围绕非白激励下的辨识问题、非高斯脉冲噪声下的辨识问题和递推辨识问题,结合机器学习、数据挖掘等领域的思
阅读
2

目录

目 录 内容简介 前 言 第1章 绪 论 1.1 结构模态参数辨识的意义与基本任务 1.1.1 模态参数辨识的意义 1.1.2 模态参数辨识的基本任务 1.2 
阅读
3

前 言

作为结构动力学特性的重要表征,结构模态参数在工程结构的设计、振动响应预测、数值模型修正、振动控制、健康监测等方面具有重要应用价值,高精度获取结构模态参数十分必要
阅读
4

第1章 绪 论

(https://www.daowen.com)
阅读
6

1.1.1 模态参数辨识的意义

21世纪以来,在科技进步及人类探索自然的双重驱动下,工程结构日趋大型化、复杂化、精细化和智能化,这对工程结构的安全性、可靠性、稳定性等提出了极高要求。传统的工程
阅读
7

1.1.2 模态参数辨识的基本任务

结构动力学系统由输入(动态激励)、系统(结构)和输出(动力学响应)三部分构成[11],如图1.1所示。根据研究的具体问题不同,可将动力学问题分为三类:第一类问题
阅读
8

1.2 仅基于响应的结构模态参数辨识发展现状

自Kennedy和Pancu[15]于1947年提出结构固有频率和阻尼的辨识方法以来,模态参数辨识领域的研究已经经过70多年的发展和进步。20世纪70年代,随着
阅读
9

1.2.1 频域模态参数辨识方法

1.2.1.1 时不变结构频域辨识方法 对于时不变结构的工作模态分析而言,通常先通过Welch等[21]方法估计出响应信号的功率谱密度(power spectr
阅读
10

1.2.2 时域模态参数辨识方法

1.2.2.1 时不变结构时域辨识方法 1.Ibrahim时域法 Ibrahim时域(Ibrahim time-domain,ITD)法由Ibrahim提出,该
阅读
11

1.2.3 存在的主要问题及研究进展情况

仅基于响应的结构模态参数辨识方法经过30余年的发展,已取得丰硕的研究成果,但在实际应用中仍存在诸多问题。结合本书的研究内容,本节从非白激励下的模态辨识、非高斯测
阅读
12

1.3 深度学习在反问题中的应用

深度学习作为人工神经网络的发展,近十来年得到空前的发展与关注,成为人工智能发展的主要动力。深度学习以其强大的自动提取特征、建立复杂数据关联、获取数据抽象信息的能
阅读
13

第2章 时间序列模型

(https://www.daowen.com)
阅读
14

2.1 引 言

已知结构的动力学响应信号,根据动响应信号和有关输入来建立系统的数学模型称为系统辨识或系统识别,也称为结构动力学第一类逆问题。1962年,Zadeh给出系统辨识的
阅读
15

2.2 ARMAX模型

时间序列是指按时间排列的一组数据,其数据时序和数据大小蕴含着系统的动态特性,因此时间序列往往也称为“动态数据”。时间序列分析的目的是通过时间序列提取数据本身的结
阅读
16

2.2.1 平稳随机激励下的ARMAX模型

令na、nc和ne分别表示AR、MA和X部分的阶数,则ARMAX(na,nc,ne)模型可写为 式中,x[k]∈ℝNo×1,表示测量的结构振动信号向量;u[k
阅读
17

2.2.2 结构动力学方程的状态空间表示

结构动力学方程经离散后可写成离散状态空间模型,也可写为差分方程形式,三者是完全等价的。传感器测量的结构响应信号属于典型的时间序列,在激励为白噪声的假设下,结构响
阅读
18

2.2.3 状态空间模型与ARMA模型的等价性

在工作模态分析中,ARMAX模型与状态空间模型中的输入项均可省略,本节旨在阐释式(2.2)所示的ARMA模型与式(2.30)所示的状态空间模型在理论上的等价性。
阅读
19

2.2.4 模型结构选择

对于仅基于响应的模态辨识而言,作用在结构上的输入信号是未知的,将其假设为宽带白噪声,此时可采用ARMA模型对结构响应进行建模,根据测量的结构响应信号估计出ARM
阅读
20

2.3 TARMA模型

(https://www.daowen.com)
阅读
21

2.3.1 TARMA模型的基本形式

对于动力学特性随时间变化的结构,其动力学响应呈非平稳特性。对非平稳时间序列建模时,ARMA模型的系数矩阵Ai、Ci和新息序列协方差矩阵Σ均是时间相关的,变为TA
阅读
22

2.3.2 基于泛函展开的TARMA模型

1.2.2.2节已介绍了TARMA模型的分类,根据TARMA模型时变参数的数学结构形式,可将其划分为UPE、SPE和DPE三类。其中,本书涉及的主要是DPE和式
阅读
23

2.3.3 TARMA模型参数的估计

针对式(2.44)所示的无结构化TARMA模型和式(2.51)所示的FSTARMA模型,本节分别给出模型系数矩阵估计的最小二乘递推伪线性回归(least squ
阅读
24

2.3.4 模型结构选择

在进行系数矩阵估计之前,需确定TARMA模型的阶数和估计方法特有的参数。与2.2节的ARMAX模型不同,TARMA模型的AR系数矩阵、MA系数矩阵和新息序列协方
阅读
25

2.4 模态参数的计算

通过“时间冻结”,可从TARMA模型得到系统特征方程为 系统特征向量ϕ满足下式: 式(2.64)和式(2.65)可通过如下特征值问题进行求解[109]: (
阅读
26

2.5 小 结

本章详细介绍了后续章节将使用的时间序列模型(ARMAX模型、TARMA模型、FS-TARMA模型),阐述了时间序列模型与结构动力学方程及状态空间模型的等价关系,
阅读
28

3.1 引 言

近十几年来,传递率在非白激励下的模态参数辨识中得到广泛应用。传递率函数的值在系统真实极点处只与结构模态振型的相对比值有关,利用传递率的这个性质,可有效消除非白激
阅读
29

3.2 传递率的概念与计算方法

(https://www.daowen.com)
阅读
30

3.2.1 频域传递率

3.2.1.1 频域响应传递率的概念与计算方法 对于如图3.1所示的Ni个输入、No个输出的多自由度系统,将关心的No个输出分为不重叠的两部分:一部分称为参考输
阅读