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1、模態(tài)參數(shù)(固有頻率、阻尼比、模態(tài)振型等)反映了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性,準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷具有重要意義。目前的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法主要分為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(EMA)和工作模態(tài)分析(OMA)。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析大都是基于振動(dòng)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)或脈沖響應(yīng)函數(shù),它要求對(duì)系統(tǒng)施加已知的激勵(lì);工作模態(tài)分析是在不知道激勵(lì)源的情況下僅根據(jù)系統(tǒng)的輸出響應(yīng)識(shí)別模態(tài)參數(shù),如隨機(jī)子空間法(SSI)、ARMA時(shí)序分析法等。上述分析方法大都存在
2、受噪聲干擾大、要求激勵(lì)是平穩(wěn)白噪聲、模型定階困難等問(wèn)題。
獨(dú)立分量分析ICA是信號(hào)處理領(lǐng)域在20世紀(jì)90年代后期發(fā)展起來(lái)的一種新興的數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù),目的是從多通道觀測(cè)得到的由若干具有統(tǒng)計(jì)獨(dú)立特性的源信號(hào)組成的混合信號(hào)中把隱藏的獨(dú)立分量(源信號(hào))分離或提取出來(lái)。由于與結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)響應(yīng)的理論模型一致,ICA為模態(tài)參數(shù)識(shí)別提供了一種全新的思路,它不需要知道系統(tǒng)的輸入,只需要根據(jù)系統(tǒng)在初始條件下的自由振動(dòng)響應(yīng)就可以分離出系統(tǒng)的模
3、態(tài)參數(shù)。鑒于此,本文的主要研究工作如下:
(1)闡述了本課題的研究目的與意義,簡(jiǎn)要介紹了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù),對(duì)現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的理論與研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡(jiǎn)要綜述。
(2)詳細(xì)介紹了ICA的基本原理、衡量隨機(jī)變量獨(dú)立性與非高斯性的判據(jù)準(zhǔn)則、預(yù)處理過(guò)程。并有選擇性的重點(diǎn)介紹了幾種ICA的典型算法。
(3)介紹了模態(tài)參數(shù)識(shí)別時(shí)域法ITD法的基本原理,對(duì)ITD法延遲采樣過(guò)程的時(shí)延進(jìn)行了深入探討,通過(guò)理
4、論分析推導(dǎo)出時(shí)延為采樣間隔的倍數(shù)應(yīng)小于采樣頻率為系統(tǒng)最大固有頻率的倍數(shù)的一半。利用數(shù)值仿真及懸臂梁實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該理論,分析了噪聲環(huán)境下時(shí)延變化對(duì)模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度的影響規(guī)律。
(4)探討了結(jié)構(gòu)自由振動(dòng)響應(yīng)模型與ICA模型的一致性,分析了將ICA應(yīng)用于結(jié)構(gòu)模型參數(shù)識(shí)別的可行性,通過(guò)獨(dú)立分量分析技術(shù)將結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信號(hào)分解為若干個(gè)解耦的單自由度信號(hào),進(jìn)而結(jié)合Hilbert變換識(shí)別模態(tài)參數(shù)。通過(guò)數(shù)值仿真分析了不同ICA算法在不同工況環(huán)境下識(shí)
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