基于随机子空间法的振动台试验模态参数识别——以超高层建筑缩尺模型为例

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作者 张国伟 李建赢 +2 位作者 张宏 秦昌安 杨昕雨 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第7期17-25,共9页

白噪声激励是振动台试验获取模态参数常用的识别方法,但其长时间激励可能对主频较低(如缩尺超高层)的模型造成轻微损伤,间接影响后续地震波工况抗震性能的计算。针对这一问题,该文在振动台试验的地震波工况中,基于随机子空间法识别了模... 白噪声激励是振动台试验获取模态参数常用的识别方法,但其长时间激励可能对主频较低(如缩尺超高层)的模型造成轻微损伤,间接影响后续地震波工况抗震性能的计算。针对这一问题,该文在振动台试验的地震波工况中,基于随机子空间法识别了模型的模态参数,并与对应震级后的白噪声工况结果进行对比分析。试验现象及数据分析结果表明,在7度小震、中震及大震的地震波工况下,随机子空间法能够稳定、有效识别缩尺超高层建筑结构模型的模态参数,为同类模型振动台试验的模态参数识别研究提供了方法借鉴。 展开更多

关键词 模态参数识别 随机子空间法 超高层缩尺模型 相似关系 振动台试验

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从响应信号辨识斜拉桥模型的模态参数 被引量：16

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作者 樊江玲 张志谊 华宏星 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期91-95,共5页

针对斜拉桥模型在平稳随机激励下的模态参数辨识问题 ,研究了提高子空间方法参数辨识精度和可信度的有效途径。在矩阵奇异值分解的基础上 ,文中使用信号特征分量的能量指标来估计模型阶次 ,同时给出一种特征频率随拟合数据变化的稳定图... 针对斜拉桥模型在平稳随机激励下的模态参数辨识问题 ,研究了提高子空间方法参数辨识精度和可信度的有效途径。在矩阵奇异值分解的基础上 ,文中使用信号特征分量的能量指标来估计模型阶次 ,同时给出一种特征频率随拟合数据变化的稳定图。在虚假特征显示能力以及降低数值运算量等方面 ,这种形式的稳定图与能量指标的结合具有正更大的优越性。在斜拉桥模型的模态参数辨识中 ,物理模态和寄生模态得到了很好的分离 ,而且斜拉桥模型在分析频带内的物理模态被全部识别出来。辨识结果的比较说明了给出的辨识方法是有效的。 展开更多

关键词 斜拉桥 模态参数 响应 稳定 辨识方法 使用 特征频率 平稳随机激励 矩阵 分量

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实时工作模态参数数据驱动随机子空间识别 被引量：15

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作者 肖祥 任伟新 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期148-153,共6页

基于数据驱动随机子空间识别(SSI)算法,引入Hankel矩阵行块数i和列数j经验确定方法和模态传递范数(Modal Transfer Norm),采用奇异熵进行系统自动定阶方法,使识别过程自动化,实现工程模态参数的实时识别。应用Choleshy分解求解下三角矩... 基于数据驱动随机子空间识别(SSI)算法,引入Hankel矩阵行块数i和列数j经验确定方法和模态传递范数(Modal Transfer Norm),采用奇异熵进行系统自动定阶方法,使识别过程自动化,实现工程模态参数的实时识别。应用Choleshy分解求解下三角矩阵R,缩减了计算量,特别是连续两个时刻的窗口数据大量重叠时,大大减小了计算时间,从而满足实时识别时间上的要求。三跨连续梁桥数值算例和一座实桥测试数据结果表明,每次识别均在移动步长时间内完成,速度快、精度高,可有效运用于大型结构模态参数的实时识别。 展开更多

关键词 实时识别 模态参数 系统定阶 随机子空间识别

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桥梁结构模态参数识别中系统阶次的自动辨识算法 被引量：13

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作者 陈永高 钟振宇 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期680-689,共10页

随机子空间算法作为时域模态分析的常用算法之一,存在系统定阶需人为参与这一缺陷。基于此,针对奇异值跳跃法难以确定高阶系统阶次这一问题,提出了将其与“对数化处理”进行融合以便快速确定奇异值的明显跳跃点;通过构建频率置信因子和... 随机子空间算法作为时域模态分析的常用算法之一,存在系统定阶需人为参与这一缺陷。基于此,针对奇异值跳跃法难以确定高阶系统阶次这一问题,提出了将其与“对数化处理”进行融合以便快速确定奇异值的明显跳跃点;通过构建频率置信因子和振型置信因子用于确定真实阶次的取值范围;采用线性加权平均法构建置信系数以确定结构系统的真实阶次;将所提算法运用于某大型斜拉桥的模态参数识别,并将识别结果与现场试验值和有限元结果进行对比分析。结果表明,所提算法能够实现系统阶次的自动化确定和模态参数的自动化识别,且识别结果具有较好的精度和可靠性。 展开更多

关键词 桥梁结构 参数识别 模态振型 随机子空间算法 系统定阶

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一种模态参数识别的虚假模态剔除技术 被引量：1

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作者 王树青 王典鹤 +2 位作者 林裕裕 王巍巍 李慧 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期97-101,共5页

针对背景噪声下结构的模态参数识别结果存在虚假模态的情况,分析虚假模态产生的原因,通过理论推导提出辨别虚假模态的判断条件,根据判断条件剔除识别模态参数中包含的虚假模态。以比例阻尼海洋平台结构数值模型为例,在模拟噪声水平5%的... 针对背景噪声下结构的模态参数识别结果存在虚假模态的情况,分析虚假模态产生的原因,通过理论推导提出辨别虚假模态的判断条件,根据判断条件剔除识别模态参数中包含的虚假模态。以比例阻尼海洋平台结构数值模型为例,在模拟噪声水平5%的工况下,获得结构脉冲响应信号,对基于奇异值分解定阶消噪后的信号用复指数法进行模态参数识别,对识别的模态频率和阻尼比进行虚假模态剔除。结果表明:根据判断条件可有效剔除所识别参数中的虚假模态。 展开更多

关键词 模型定阶 信号消噪 复指数法 模态参数识别 虚假模态

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基于AR-EWT和SSI的桥梁结构模态参数识别 被引量：3

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作者 黄天立 詹晨路 +2 位作者 万熹 赵玉印 任伟新 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3168-3180,共13页

为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单... 为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单一模态信息的单分量信号,并利用奇异值分解(SVD)去噪单分量信号。然后,组装所有测点中包含相同模态信息的单分量信号。最后,利用SSI分别处理各组单分量信号,识别结构的自振频率、阻尼比和振型。ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果表明:所提出的AR-EWT结合SSI的模态参数识别方法可避免直接利用SSI识别模态参数时存在的系统定阶问题,提高模态参数识别效率;ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果与直接利用SSI的识别结果、有限元分析结果基本一致。 展开更多

关键词 桥梁结构 模态参数识别 自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT) 随机子空间识别法(SSI) 模型定阶

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基于敏感性分析的协方差随机子空间方法参数优化 被引量：17

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作者 刘威 杨娜 +1 位作者 白凡 常鹏 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期157-167,178,共12页

在工作模态分析中,结构模态的准确识别在包括结构健康监测在内的许多应用中至关重要。该文基于敏感性分析,研究了模型系统阶数N和Toeplitz矩阵行块数i在协方差驱动随机子空间法(covariance-driven stochastic subspace identification,S... 在工作模态分析中,结构模态的准确识别在包括结构健康监测在内的许多应用中至关重要。该文基于敏感性分析,研究了模型系统阶数N和Toeplitz矩阵行块数i在协方差驱动随机子空间法(covariance-driven stochastic subspace identification,SSI-Cov)中对模态识别结果的影响规律。结合一经典数值算例及藏式古城墙现场实测数据对SSI-Cov算法的参数优化进行了分析。根据奇异熵增量理论对系统阶数进行识别;利用Toeplitz矩阵或系统矩阵的条件数及识别结果的变异系数对Toeplitz矩阵行块数的选择进行研究,并给出参数取值建议。研究结果表明:Toeplitz矩阵或系统矩阵的条件数越小计算结果精度越高;识别频率、阻尼比的变异系数越小,对应的模态稳定图质量越好。通过奇异熵增量理论可准确识别结构的系统阶数,奇异熵增量的一阶灵敏度降至0时对应的阶数即为系统阶数N。Toeplitz矩阵行块数i的建议取值范围为2β~4β(β为采样频率与结构基频的比值)。基于该文提出的参数优化方法,能有效识别藏式古城墙的动力特性,包括频率、振型和阻尼比。 展开更多

关键词 模态识别 参数优化 敏感性分析 随机子空间法 系统阶数 Toeplitz矩阵行块数

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线性时变反馈系统的状态空间模型和模态参数递推辨识 被引量：4

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作者 倪智宇 谭述君 吴志刚 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期324-330,共7页

针对闭环系统中时变状态空间模型和模态参数的辨识问题,提出一种递推辨识格式,将这种格式与递推子空间方法结合,得到一种辨识方法.该方法通过重建输入输出数据之间的关系,递推辨识得到闭环系统的时变状态空间模型和模态参数.算例研究了... 针对闭环系统中时变状态空间模型和模态参数的辨识问题,提出一种递推辨识格式,将这种格式与递推子空间方法结合,得到一种辨识方法.该方法通过重建输入输出数据之间的关系,递推辨识得到闭环系统的时变状态空间模型和模态参数.算例研究了系统在模态参数突变和周期变化两种情况下的辨识问题,仿真结果表明,所提出算法能有效辨识线性时变反馈系统的状态空间模型和模态参数. 展开更多

关键词 线性时变系统 模态参数辨识 递推子空间方法 输出反馈 状态空间模型

原文传递

船舶结构动载试验的基于参考测点随机子空间法 被引量：1

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作者 胡震涛 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2007年第6期74-77,共4页

文章提出了基于参考点的随机子空间船舶模态参数识别方法.该方法直接根据环境激励下测得的输出响应来构建Hankel矩阵,并通过QR分解技术对数据进行精简,再对投影矩阵进行奇异值分解(SVD)来剔除噪声,最后识别出结构的模态参数.它不受FFT(... 文章提出了基于参考点的随机子空间船舶模态参数识别方法.该方法直接根据环境激励下测得的输出响应来构建Hankel矩阵,并通过QR分解技术对数据进行精简,再对投影矩阵进行奇异值分解(SVD)来剔除噪声,最后识别出结构的模态参数.它不受FFT(傅立叶变换)的影响,识别速度快,精度高.对于需快速识别船舶结构的模态参数,检测其可能存在的损伤,建立起预警及适时维修机制提供了有效手段. 展开更多

关键词 船舶 模态参数 随机子空间识别法 模型修正 损伤识别

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基于行列式比的阶次和参数同步递推辨识算法

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作者 赵永历 仲恒 +1 位作者 李定远 胡涛 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第2期538-541,共4页

针对输出误差模型,结合辅助模型的思想对原有阶次辨识和参数估计的方法进行融合和扩展,推导出基于辅助模型的行列式比定阶法,同时得出模型的阶次和参数,不仅减少了辨识过程的计算量,也节约了辨识时间。考虑到原有行列式比定阶法可能存... 针对输出误差模型,结合辅助模型的思想对原有阶次辨识和参数估计的方法进行融合和扩展,推导出基于辅助模型的行列式比定阶法,同时得出模型的阶次和参数,不仅减少了辨识过程的计算量,也节约了辨识时间。考虑到原有行列式比定阶法可能存在的不准确性,提出了一种系统模型的确认方法,增强了阶次辨识能力。仿真实验也充分表明,对行列式比定阶法的扩展不仅可以准确地辨识出系统的阶次,得出的参数估计值也有较高的精度。 展开更多

关键词 阶次辨识 参数估计 行列式比定阶法 辅助模型 最小二乘

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一种自动识别结构模态参数的随机子空间方法 被引量：11

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作者 张小宁 段忠东 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期542-548,共7页

对结构进行实时在线监测的要求提出了对结构模态参数进行自动识别的需求。目前发展的结构模态参数识别方法均需要人工干预,为实现无人值守的结构实时监测目标,试图发展一种结构模态参数自动识别方法。随机子空间法唯一需要确定的参数是&... 对结构进行实时在线监测的要求提出了对结构模态参数进行自动识别的需求。目前发展的结构模态参数识别方法均需要人工干预,为实现无人值守的结构实时监测目标,试图发展一种结构模态参数自动识别方法。随机子空间法唯一需要确定的参数是"系统的阶次",因此,提出了一种基于频率稳定性和振型稳定性自动判别系统阶次的方法,基于此,建立了基于随机子空间法的模态参数自动识别方法;通过两个桥梁算例,对该方法的适用性和鲁棒性进行了验证。 展开更多

关键词 模态参数识别 随机子空间法 斜拉桥 健康监测 系统阶次

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