基于最小二乘复指数法的局部模态参数识别及应用

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1、基于最小二乘复指数法的局部模态参数识别及应用重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：冉恩全指导教师：褚志刚副教授兼职导师：杨亮高工学位类别：工程硕士（车辆工程领域）重庆大学汽车工程学院二O一五年五月LocalModalParameterIdentificationbasedontheLeastComplexSquaresExponentMethodandApplicationsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByRanEnqua

2、nSupervisedbyAssociateProf.ChuZhigangPluralisticSupervisedbyYangLiangSpecialty:VehicleEngineeringSchoolofAutomotiveEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文摘要摘要在汽车等工程领域中，模态分析是识别动力机械结构固有属性的主要方法，而试验模态分析作为模态分析中的一个重要手段，在实际工程应用中更是得到广泛应用。然而，在试验过程中，常常会出现传感器、线缆等试验器材的附加质量导致实测频率响应函

3、数不一致的情况，为解决这一问题，本文建立了一种模态参数估计的最小二乘复指数局部求解新方法。首先以矩形薄板为研究对象，设计了两次试验，分别对该方法在识别频响函数一致以及由传感器质量过大导致频响函数不一致的情况下所得结果进行对比分析，表明了该方法不仅适用于频响函数一致的情况，在频响函数不一致时仍能准确识别模态模型，再以汽车制动盘为例，将该方法应用到具有重根模态的复杂结构，讨论其适用性，最后通过MATLAB实现了该算法，并通过参数化控制使算法更具有实用价值。本文首先以无重根模态的矩形薄板为例，利用最小二乘复指数法的整体求解和局部求解两种方法分别识别了其模态模型。对比试验结果可见，相比于整体

4、求解方法，采用局部求解方法获得的轻质板模态频率与标准试验误差在0.9%以内，自由状态下的模态振型与理论振型亦相一致，表明最小二乘复指数局部求解方法在频响函数不一致的情况下能够准确识别模态模型。再以具有重根模态的汽车制动盘为研究对象，讨论该方法在重根模态结构上的正确性，试验结果表明，该方法不能识别出结构的重根，但是，在每一个频率峰值处识别得到的固有频率与整体方法相比误差极小，满足如固有频率在线检测系统等工程应用的要求。最后，利用MATLAB软件对该算法进行编程，并与现有商业软件识别结果进行对比，验证了自主编制程序的正确性，为将该方法能应用到固有频率在线检测系统中并提高系统识别的精确性、

5、稳定性和适用范围打下基础。上述试验结果和实际应用均表明本文给出的基于最小二乘复指数法的局部模态参数识别方法能够快速有效的消除附加质量带来的频响函数不一致的影响，且固有频率识别结果能够满足固有频率在线检测系统的需要，而通过MATLAB编制得到的该算法求解结果亦准确可靠，可应用于工程实际中。关键词：试验模态分析，参数估计，最小二乘复指数法，局部求解，在线检测I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTIntheautomotiveandotherfieldsofengineering,themodalanalysisisthemainmethodtoidentifythedynamic

6、mechanicalstructureinherentproperties,andasanimportantmeasureofmodalanalysis,theexperimentalmodalanalysisiswidelyusedinthepracticalengineeringapplication.However,intheprocessoftest,itoftenappearsthattheaddedmassoftestequipmentsuchassensorsandcablesleadtothesituationthatthemeasuredFRFsisinconsis

7、tent.Tosolvethisproblem,anewlocalsolvemethodformodalparametersestimationbasedontheleastsquarecomplexexponentmethod(LSCE)ispresentedinthispaper.Firstly,takingrectangularthinplateastheresearchobject,thispaperdesignstwoexperiments,ap