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Operational Mode Identification Based on Sliding Time Window Method and Eigensystem Realization Algorithm
1
作者 WANG Liang ZHANG Yan +1 位作者 CAI Yipeng NANGONG Zijun 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2019年第5期838-844,共7页
The identification result of operational mode is eurychoric while operational mode identification is investigated under ambient excitation,which is influenced by the signal size and the time interval.The operational m... The identification result of operational mode is eurychoric while operational mode identification is investigated under ambient excitation,which is influenced by the signal size and the time interval.The operational mode identification method,which is based on the sliding time window method and the eigensystem realization algorithm(ERA),is investigated to improve the identification accuracy and stability.Firstly,the theory of the ERA method is introduced.Secondly,the strategy for decomposition and implementation is put forward,including the sliding time window method and the filtration method of modes.At last,an example is studied,where the model of a cantilever beam is built and the white noise exciting is input.Results show that the operational mode identification method can realize the modes,and has high robustness to the signal to noise ratio and signal size. 展开更多
关键词 mode identification ROBUST eigensystem realization algorithm(era) operational mode damping ratio
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基于ERA的统计能量分析参数确定方法 被引量:1
2
作者 孔宪仁 张红亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期1-5,20,共6页
统计能量分析(SEA)是解决复杂结构高频动力学问题的有效方法,正确估计统计能量分析参数则是利用该方法得到可靠分析结果的关键。基于特征系统实现算法(ERA)提出一种确定统计能量分析参数的方法,首先应用ERA辨识统计能量分析系统的最小... 统计能量分析(SEA)是解决复杂结构高频动力学问题的有效方法,正确估计统计能量分析参数则是利用该方法得到可靠分析结果的关键。基于特征系统实现算法(ERA)提出一种确定统计能量分析参数的方法,首先应用ERA辨识统计能量分析系统的最小阶功率流模型,然后利用辨识模型的特征对修正初始统计能量分析模型,进而得到较精确、可靠的参数。三子系统SEA模型的仿真结果验证了利用该方法得到的统计能量分析参数的正确性,而且在一定测量噪声干扰下仍能保持较好的精度。最后,对铝蜂窝夹层结构小卫星的SEA模型进行了仿真,进一步验证了算法可应用于复杂结构的统计能量分析参数识别。 展开更多
关键词 特征系统实现算法 统计能量分析 模态密度 内损耗因子 耦合损耗因子
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基于Vector Random Decrement技术和特征系统实现算法ERA的模态参数识别
3
作者 杨陈 孙阳 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2013年第4期102-107,共6页
现代的大型复杂结构,如大坝、高层建筑、桥梁及海洋平台等,处于复杂的环境载荷作用下,这些环境载荷往往是无法测量的。在仅有输出响应时,应用随机减量法RDT获得自由衰减响应信号,而后用时域复指数拟合法、ITD法、特征系统实现算法ERA等... 现代的大型复杂结构,如大坝、高层建筑、桥梁及海洋平台等,处于复杂的环境载荷作用下,这些环境载荷往往是无法测量的。在仅有输出响应时,应用随机减量法RDT获得自由衰减响应信号,而后用时域复指数拟合法、ITD法、特征系统实现算法ERA等算法获得结构的模态参数是一种有效的方法。但在数据量有限时,随机减量函数的平均次数过少,导致RD函数的收敛性较差。为此提出了利用Vector Random Decrement技术(VRDT)提取自由衰减响应信号,而后利用特征系统实现算法ERA求得模态参数的方法,新算法能够有效地提高模态参数识别精度。数值算例验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 向量随机减量技术 特征系统实现算法 模态分析
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基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别 被引量:4
4
作者 万岭 洪明 许俊臣 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期774-784,共11页
运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方... 运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法,识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程,并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次;最后,用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。 展开更多
关键词 运行模态识别 船体梁 自然激励技术 特征系统实现算法 系统阶次确定
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环境激励下ERA方法在砌体结构振动测试中的应用研究 被引量:1
5
作者 朱传凯 金波 吴兴和 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期187-192,共6页
ERA方法是基于环境激励的结构振动测试的方法中重要的时域分析方法。主要由ERA算法对齐齐哈尔砌体结构居民房的基本模态参数进行测试。简述了ERA算法的主要思路和计算过程,介绍了相应的模态识别准则MAC,以及ERA算法在MATLAB中的实现。由... ERA方法是基于环境激励的结构振动测试的方法中重要的时域分析方法。主要由ERA算法对齐齐哈尔砌体结构居民房的基本模态参数进行测试。简述了ERA算法的主要思路和计算过程,介绍了相应的模态识别准则MAC,以及ERA算法在MATLAB中的实现。由ERA算法得到的模态参数与有限元建模分析结果分析比较吻合,为砌体结构在环境激励下用ERA方法测试模态参数提供了实验依据。最后,讨论了ERA方法与有限元建模分析结果出现差异的原因,以及ERA方法在环境激励下的限制和不足。 展开更多
关键词 环境激励 era 砌体结构 振动测试
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Operational Modal Analysis of a Ship Model in the Presence of Harmonic Excitation 被引量:1
6
作者 Junchen Xu Ming Hong Xiaobing Liu 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第1期38-44,共7页
A ship is operated under an extremely complex environment, and waves and winds are assumed to be the stochastic excitations. Moreover, the propeller, host and mechanical equipment can also induce the harmonic response... A ship is operated under an extremely complex environment, and waves and winds are assumed to be the stochastic excitations. Moreover, the propeller, host and mechanical equipment can also induce the harmonic responses. In order to reduce structural vibration, it is important to obtain the modal parameters information of a ship. However, the traditional modal parameter identification methods are not suitable since the excitation information is difficult to obtain. Natural excitation technique-eigensystem realization algorithm (NExT-ERA) is an operational modal identification method which abstracts modal parameters only from the response signals, and it is based on the assumption that the input to the structure is pure white noise. Hence, it is necessary to study the influence of harmonic excitations while applying the NExT-ERA method to a ship structure. The results of this research paper indicate the practical experiences under ambient excitation, ship model experiments were successfully done in the modal parameters identification only when the harmonic frequencies were not too close to the modal frequencies. 展开更多
关键词 natural excitation technique (NExT) eigensystem realization algorithm era ship structure harmonic excitation signal processing modal parameters identification ship model operational model analysis
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泄洪激励下高拱坝模态参数识别研究 被引量:23
7
作者 练继建 张建伟 +1 位作者 李火坤 马斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第12期101-105,共5页
模态参数的准确识别是对在线结构进行健康监测和损伤诊断的难点和核心之一。以拉西瓦拱坝水弹性模型为工程背景,对拱坝的模态参数进行时域识别。针对时域法所面临的噪声干扰以及由它引起的虚假模态识别与剔除和模型定阶问题,用小波技术... 模态参数的准确识别是对在线结构进行健康监测和损伤诊断的难点和核心之一。以拉西瓦拱坝水弹性模型为工程背景,对拱坝的模态参数进行时域识别。针对时域法所面临的噪声干扰以及由它引起的虚假模态识别与剔除和模型定阶问题,用小波技术对时域信号进行了消噪处理,综合自然激励技术和特征系统实现算法对环境激励下的拱坝结构进行模态参数识别,并用模态置信因子对虚假模态进行剔除。引入奇异熵的概念,建立了用奇异熵增量来实现系统定阶的方法和过程,研究表明,该方法得到的系统阶次有效可靠,使得定阶的界线更加清晰和稳定,避免了其它时域算法对系统定阶的盲目性,提高了数据处理和模态参数识别的速度。 展开更多
关键词 模态参数识别 特征系统实现算法 奇异熵增量 定阶 小波分析
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未知激励下框架结构系统辨识的特征系统实现算法 被引量:10
8
作者 李炜明 朱宏平 +1 位作者 吴贤国 夏勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第8期228-231,共4页
在激励未知的情况下,基于试验加速度数据,对某三层框架进行了结构系统参数的辨识。引入了特征系统实现算法,在实验室条件下,基于模拟环境激励的框架结构的自由振动加速度响应,生成了Hankel矩阵,计算了相应的互相关函数;运用奇异值分解... 在激励未知的情况下,基于试验加速度数据,对某三层框架进行了结构系统参数的辨识。引入了特征系统实现算法,在实验室条件下,基于模拟环境激励的框架结构的自由振动加速度响应,生成了Hankel矩阵,计算了相应的互相关函数;运用奇异值分解求得了系统的特征值,通过计算指标MAC、EMAC、MPC、CMI,剔除了系统的虚假模态,得到了结构的相应频率与阻尼,与实测数据以及有限元计算结果的比较分析表明,未知激励下,特征实现算法能较准确地对结构的动力参数进行辨识。 展开更多
关键词 框架结构 系统辨识 特征系统实现算法 加速度响应
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环境激励下桥梁结构模态参数识别方法的研究 被引量:30
9
作者 姜浩 郭学东 杨焕龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第11期126-128,172,共4页
研究了在环境激励下对桥梁结构进行模态参数识别的一种时域联合算法:自然环境激励技术(NExT)和特征系统实现算法(ERA)的结合(简称NExT/ERA法)。通过对某一预应力混凝土连续梁桥结构的仿真,其中考虑了利用加速度信号、外界白噪声因素的影... 研究了在环境激励下对桥梁结构进行模态参数识别的一种时域联合算法:自然环境激励技术(NExT)和特征系统实现算法(ERA)的结合(简称NExT/ERA法)。通过对某一预应力混凝土连续梁桥结构的仿真,其中考虑了利用加速度信号、外界白噪声因素的影响,验证了方法的有效性,并指出NExT/ERA法适合于环境振动下桥梁结构的监测、诊断。 展开更多
关键词 桥梁结构 模态参数识别 环境激励 自然环境激励技术 特征系统实现算法
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快速特征系统实现算法用于环境激励下的结构模态参数识别 被引量:8
10
作者 蒲黔辉 洪彧 +1 位作者 王高新 李晓斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期55-60,共6页
对特征系统实现算法(ERA)进行了改进,采用对构建的新对称矩阵进行特征值分解来替代Hankel矩阵的奇异值分解,提出了计算速度更快、数据储存更少的快速特征系统实现算法(FERA)。利用已知的四层框架进行数值模拟,对其施加缩尺的El Centro... 对特征系统实现算法(ERA)进行了改进,采用对构建的新对称矩阵进行特征值分解来替代Hankel矩阵的奇异值分解,提出了计算速度更快、数据储存更少的快速特征系统实现算法(FERA)。利用已知的四层框架进行数值模拟,对其施加缩尺的El Centro地震作为未知激励,采用FERA和ERA算法对仿真所得的位移、速度和加速度分别进行模态参数识别,与理论值进行对比结果显示:FERA算法适用于任何动力响应对结构进行模态参数识别,并且其运算速度可较ERA算法有较大提高。此外,FERA算法还被运用到了一座运营中的人行桥环境激励试验中,结果表明该算法同样适用于实际结构的模态参数识别。 展开更多
关键词 快速特征系统实现 环境激励 动力响应 模态参数识别
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航天器环境干扰力矩的闭环辨识与补偿(英文) 被引量:6
11
作者 周凤岐 雷静 +1 位作者 刘莹莹 周军 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1390-1395,共6页
研究引入干扰力矩辨识的方法提高三轴稳定航天器在稳态运行期间的高精度指向控制问题。基于航天器的稳态输出数据和系统传递函数,对环境干扰力矩的完整模型进行闭环辨识。其中采用改进的特征系统实现相关算法和多元线性回归法辨识环境... 研究引入干扰力矩辨识的方法提高三轴稳定航天器在稳态运行期间的高精度指向控制问题。基于航天器的稳态输出数据和系统传递函数,对环境干扰力矩的完整模型进行闭环辨识。其中采用改进的特征系统实现相关算法和多元线性回归法辨识环境干扰力矩的模型参数,最后使用前馈控制对所辨识的环境干扰力矩实现在线补偿。分析和仿真结果表明,该方案能有效地克服不确定的环境干扰力矩对姿态稳定度的影响,提高在轨运行航天器的姿态稳定精度。 展开更多
关键词 环境干扰力矩 闭环辨识 改进的特征系统实现相关算法 多元线性回归法 前馈控制
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青马悬索桥的时域模态识别 被引量:15
12
作者 李惠彬 秦权 钱良忠 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2001年第5期52-56,共5页
文章研究了青马悬索桥模态参数时域识别。青马桥脉动测试信号弱、干扰因素多 ,模拟滤波器的滤波效果又不好 ,而Chebyshev数字滤波器却能精确地确定通带和阻带的边缘频率 ,故本文采用它对脉动加速度进行预处理。然后用RD函数将脉动信号... 文章研究了青马悬索桥模态参数时域识别。青马桥脉动测试信号弱、干扰因素多 ,模拟滤波器的滤波效果又不好 ,而Chebyshev数字滤波器却能精确地确定通带和阻带的边缘频率 ,故本文采用它对脉动加速度进行预处理。然后用RD函数将脉动信号转变为自由衰减信号。为了提高时域法模态参数识别精度 ,本文采用了改进的特征系统实现算法。由于青马桥加劲梁长达 2 160m ,加速度计和仪器通道数有限、测试只能分组在不同时间进行 ,而目前的时域模态技术只能处理同时记录的数据。本文先分组时域识别、然后通过参考点拼装全桥的模态 ,共识别出青马桥的 79个模态 ,包括五个复模态。后者与青马桥典型复阻尼特性相一致。本文还把上述结果与频域法及有限元计算结果进行了比较。 展开更多
关键词 悬索桥 Chebyshev滤波器 时域模态识别 分组法
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基于多参考点稳定图的斜拉桥模态参数识别 被引量:7
13
作者 叶锡钧 颜全胜 +1 位作者 王卫锋 李健 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期41-47,53,共8页
针对激励未知情况下,运行模态分析容易遗漏真实模态和产生虚假模态的问题,提出了基于特征系统实现算法的多参考点稳定图算法.该算法通过设置不同的参考点,利用自然激励技术结合特征系统实现算法识别模态参数,以阻尼比、基于输出矩阵的... 针对激励未知情况下,运行模态分析容易遗漏真实模态和产生虚假模态的问题,提出了基于特征系统实现算法的多参考点稳定图算法.该算法通过设置不同的参考点,利用自然激励技术结合特征系统实现算法识别模态参数,以阻尼比、基于输出矩阵的一致模态指标和模态置信度作为判别指标,确定可信度最高的模态参数.运用该算法和增强频域分解法对大跨度斜拉桥———崖门大桥的实测数据进行识别分析.结果表明,文中算法能准确地识别出低阶模态参数,能为有限元模型修正提供良好的基础. 展开更多
关键词 斜拉桥 运行模态分析 多参考点稳定图 自然激励技术 特征系统实现算法 增强频域分解
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基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统 被引量:5
14
作者 李明明 方勃 黄文虎 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第16期148-152,182,共6页
为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统... 为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。 展开更多
关键词 整星混合隔振 压电堆 粘弹性材料 有限元分析 特征系统实现算法
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卫星活动部件的干扰辨识与抑制 被引量:2
15
作者 雷静 周凤岐 +1 位作者 周军 刘莹莹 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第11期175-179,共5页
采用干扰辨识的方法实现带活动部件三轴稳定卫星的高精度姿态控制问题。首先以扫描镜为例进行,分析扫描镜运动对卫星产生的等效干扰力矩;然后根据卫星控制系统的稳态输出数据,采用特征系统实现算法对扫描运动产生的干扰频率进行闭环辨识... 采用干扰辨识的方法实现带活动部件三轴稳定卫星的高精度姿态控制问题。首先以扫描镜为例进行,分析扫描镜运动对卫星产生的等效干扰力矩;然后根据卫星控制系统的稳态输出数据,采用特征系统实现算法对扫描运动产生的干扰频率进行闭环辨识;最后在所辨识干扰频率的基础上,采用偶极子干扰抑制滤波器消除扫描镜运动干扰对卫星姿态的影响。仿真结果表明,所提出的方法能有效地克服活动部件运动产生的未知干扰对卫星姿态稳定度的影响,提高在轨运行卫星的姿态控制精度。 展开更多
关键词 活动部件 干扰力矩 特征系统实现法 闭环辨识 偶极子干扰抑制滤波器
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基于特征系统实现算法的输电塔气动阻尼风洞试验研究 被引量:6
16
作者 段成荫 邓洪洲 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期131-136,147,共7页
为研究输电塔结构环境激励下的气动性能,采用特征系统实现算法(ERA)对风洞试验结果进行模态参数识别,提出表征各阶模态脉冲响应振幅的模态参与因子(MPF)作为识别系统模态的参数,利用各阶模态参与因子和相应的特征值推导了模态能量贡献(M... 为研究输电塔结构环境激励下的气动性能,采用特征系统实现算法(ERA)对风洞试验结果进行模态参数识别,提出表征各阶模态脉冲响应振幅的模态参与因子(MPF)作为识别系统模态的参数,利用各阶模态参与因子和相应的特征值推导了模态能量贡献(MEC)的估算公式,利用模态参与因子和模态能量贡献自动提取系统模态以减小识别中的主观影响。比较了试验结果与准定常理论的异同,讨论了气动阻尼与平均风速和风向的关系。结果表明输电塔结构气动阻尼多为正阻尼,顺风向随风速的增大而增大,横风向基本保持定值且未出现负阻尼,气动阻尼与平均风速分量之间存在非线性关系,因而在准定常理论基础上通过引入高阶项对试验结果进行了拟合。 展开更多
关键词 输电塔 气动阻尼 风洞试验 特征系统实现算法 模态参与因子 模态能量贡献
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基于自由振动响应识别颤振导数的特征系统实现算法 被引量:15
17
作者 祝志文 2顾明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期28-31,共4页
桥梁断面的颤振导数在研究桥梁风致颤振稳定性上扮演着重要的角色,通常通过节段模型风洞试验获得。提出采用时域特征系统实现算法来识别节段模型振动系统的模态参数,进而提取桥梁断面颤振导数的方法。为验证该方法的可行性,进行了二自... 桥梁断面的颤振导数在研究桥梁风致颤振稳定性上扮演着重要的角色,通常通过节段模型风洞试验获得。提出采用时域特征系统实现算法来识别节段模型振动系统的模态参数,进而提取桥梁断面颤振导数的方法。为验证该方法的可行性,进行了二自由度流线型薄平板节段模型自由振动风洞试验,并将识别的气动导数值与Theodorsen理论解进行了比较。 展开更多
关键词 颤振导数 节段模型风洞试验 特征系统实现法
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工作应变模态时域识别方法研究 被引量:1
18
作者 顾培英 邓昌 汤雷 《水力发电》 北大核心 2009年第5期27-29,共3页
由于应变型指标比位移型指标对结构损伤具有更好的识别能力,在考虑了环境激励的优越性的情况下,借鉴环境激励下位移模态时域识别方法,提出了基于应变模态特征系统实现的时域识别方法。采用随机减量技术对随机应变响应信号进行预处理,得... 由于应变型指标比位移型指标对结构损伤具有更好的识别能力,在考虑了环境激励的优越性的情况下,借鉴环境激励下位移模态时域识别方法,提出了基于应变模态特征系统实现的时域识别方法。采用随机减量技术对随机应变响应信号进行预处理,得到系统的应变自由衰减曲线,近似获得应变脉冲响应数据。构造Hankel矩阵,通过奇异值分解得到该系统的最小实现,最后对最小实现状态矩阵进行特征值分解,推导得到应变模态参数的时域识别方法。 展开更多
关键词 环境激励 工作应变模态 时域 特征系统实现法
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导弹出水过程动力学参数辨识方法研究 被引量:3
19
作者 赵威 黄友仙 韦冰峰 《强度与环境》 2012年第1期18-21,共4页
导弹出水过程时间短,边界也随时间变化,对短时非平稳信号的模态参数识别技术进行研究,最后利用特征系统实现法对其出水过程进行模态参数辨识。
关键词 短时 非平稳 特征系统实现法 模态参数 辨识
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基于随机减量法的分布式结构模态参数识别 被引量:9
20
作者 逯静洲 Sung Han Sim +1 位作者 Billie F.Spencer Jr. 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第17期48-54,共7页
分区进行平行分析处理的技术已成为大型结构密集布置无线智能传感器网络检测结构系统的重要任务。提出基于随机减量法的分布式数据采集和模态识别方法。以两边简支板模型试验为例,采用ISM400无线智能传感器,通过自然激励法获得测试结构... 分区进行平行分析处理的技术已成为大型结构密集布置无线智能传感器网络检测结构系统的重要任务。提出基于随机减量法的分布式数据采集和模态识别方法。以两边简支板模型试验为例,采用ISM400无线智能传感器,通过自然激励法获得测试结构的响应信号,计算随机减量函数,然后运用特征系统实现算法提取系统的状态空间参数,并结合稳定图的方法剔除虚假模态,识别出结构的模态性能参数。以模态置信度为判据对比分析分布式算法与集中式算法的识别效果,结果表明两种算法吻合良好。 展开更多
关键词 随机减量法 分布式传感器网络 特征系统实现算法 稳定图 模态识别
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