基于工作模态参数辨识的水下复杂结构模态分析方法
水下潜器水动力模型简化及参数辨识研究的开题报告
水下潜器水动力模型简化及参数辨识研究的开题报告一、研究背景水下潜器在海洋石油勘探、海洋环境监测等方面都有广泛的应用，因此对水下潜器水动力模型进行研究十分必要。
水下潜器水动力模型是指通过建立数学模型，模拟水下潜器在水中的运动状态、水力性能等因素对水下潜器的影响，并对其做出预测和分析。
通过对水下潜器水动力模型的研究，可以有效提高水下潜器的潜水深度、提升作业效率和水下潜器的稳定性等方面的性能。
二、研究内容本文的研究内容主要包括以下三个方面：1.水下潜器水动力模型的简化：基于水下潜器水动力学理论，通过建立水下潜器水动力模型的基本分析框架，对现有的水下潜器水动力模型进行简化。
通过将模型进行简化并优化，尽可能的减少模型的复杂度，以提高模型的计算效率。
2.参数辨识的研究：对简化后的水下潜器水动力模型，通过实验测试和计算分析等手段，对水下潜器水动力模型中的各项参数进行辨识。
通过对参数辨识的研究，可以更加准确的确定水下潜器水动力模型的各项参数，提高模型的可信度和预测精度。
3.模型应用案例分析：将简化后的水下潜器水动力模型应用到真实的水下潜器中，通过数值仿真和实验验证等手段，对模型的实际应用效果进行分析和验证。
通过应用案例分析，可以更好地了解水下潜器水动力模型的实际应用效果，并针对性地对模型进行优化。
三、研究意义通过对水下潜器水动力模型的研究，可以为水下潜器在海洋勘探、环境监测等领域的应用提供有力的支持。
本文所提出的简化和参数辨识方法，能够提高水下潜器水动力模型的精度和可靠性，为水下潜器的实际应用提供更加准确的支持。
同时，研究成果还将为水下潜器水动力学理论的发展提供有力的理论支撑。
基于Kriging代理模型的水下目标模型几何参数识别方法
基于Kriging代理模型的水下目标模型几何参数识别方法刘江;刘彦森;黎胜【期刊名称】《中国舰船研究》【年(卷),期】2024(19)S01【摘要】[目的]水下目标参数识别可为目标分类识别提供依据,为此,提出一种基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法。
[方法]首先,对敷设声学覆盖层的水下目标模型在螺旋桨和主辅机激励情况下的结构表面低频振动声辐射与声辐射灵敏度进行分析;然后,基于分析结果建立低频声辐射功率代理模型,并基于该代理模型构造由低频声辐射响应特征和目标参数组成的样本空间;最后,基于所构建的样本空间,建立目标参数识别代理模型并选取测试点进行模型验证。
[结果]结果显示,测试样本的实际目标参数值与所构建代理模型的目标参数预测值吻合良好;利用有限元法和边界元方法可以实现考虑阻尼材料频变特性的黏弹性阻尼结构的低频声辐射分析,并能解决商业软件无法大批量处理振动结果文件的问题;影响水下目标模型低频振动声辐射的主要目标参数为目标长度、最大半径、基层壳厚度和声学覆盖层厚度。
[结论]基于Kriging代理模型的水下目标参数识别方法可以通过声辐射线谱特征准确预测水下目标模型的主要目标参数值。
【总页数】10页(P42-51)【作者】刘江;刘彦森;黎胜【作者单位】大连理工大学船舶工程学院;水下测控技术重点实验室【正文语种】中文【中图分类】U674.76【相关文献】1.基于Kriging代理模型的磁控电弧传感器参数优化方法2.一种基于代理模型的水下目标分类识别方法3.基于Kriging代理模型的连梁金属阻尼器性能研究与参数优化设计4.基于Kriging代理模型的复杂精馏系统操作参数优化5.基于POD_Kriging代理模型的结冰云雾参数快速计算方法研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
模态分析的应用及它的试验模态分析
模态分析的应用及它的试验模态分析--mjhzhjg这是mjhzhjg 写的关于模态分析的日志，读了后受益很多，特别在振动实验与测试技术论坛这里向大家推荐，我感觉到模态分析方面的知识变成了振动试验人员需要掌握的知识，希望大家自己谈谈自己的感想，请mjhzhjg 、欧阳教授等专家、高手关心指导。
模态分析的应用及它的试验模态分析模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模记分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
通常，模态分析都是指试验模态分析。
振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。
如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。
因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析技术的应用可归结为以下几个方面：1) 评价现有结构系统的动态特性；2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计；3) 诊断及预报结构系统的故障；4) 控制结构的辐射噪声；5) 识别结构系统的载荷。
机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。
模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。
首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。
用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。
基于解析模态分解和希尔伯特变换的模态参数辨识新方法
基于解析模态分解和希尔伯特变换的模态参数辨识新方法李晶;曹登庆;刘绍奎;余天虎;王庆洋【摘要】针对航天器结构低频、密频的模态参数辨识问题,提出一种将解析模态分解(AMD)与希尔伯特变换(HT)相结合的模态辨识方法(AMD+ HT),根据结构上任意一点的脉冲响应信号,对系统结构的频率和模态阻尼比进行参数识别.以箱型卫星模型为例,分别对固定状态下卫星帆板和卫星整体结构的低阶模态进行模态辨识,并与LMS数据采集系统分析结果和ANSYS有限元仿真结果对比,验证了该方法对低频、密频结构模态辨识的正确性和优越性.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2016(035)001【总页数】6页(P34-39)【关键词】解析模态分解(AMD);希尔伯特变换(HT);低频;密频;模态阻尼比【作者】李晶;曹登庆;刘绍奎;余天虎;王庆洋【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;中国空间技术研究院,北京100094;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】V41随着航天科学技术研究的深入，航天器体积和结构则趋于大型化和复杂化[1]，并且为了追求较大的运载能力，航天器的制作材料大多采用轻质、超薄的材料，这就造成了航天器结构往往呈现密频、低频及小阻尼等特性[2], 这些特征给航天器结构模态特征的准确辨识带来了较大的困难。
因此，有必要发展一种针对上述情况的新的参数辨识技术，为现代航天器结构的设计提供相关的技术支持和理论依据。
不考虑结构的几何非线性、材料非线性等因素，我们可以把结构系统简化为线性系统，便可以利用模态参数辨识的方法对系统参数进行辨识。
至于线性系统模态参数辨识方法，主要可以分为时域法和频域法，二者分别从时域和频域的角度入手，对系统参数进行辨识[3]。
随着模态辨识技术的不断发展，又兴起了一种时频联合分析的模态辨识技术，这种辨识方法综合了频域法和时域法的优点，逐渐地成为现代模态实验中广泛采用的辨识方法[4-5]。
模态分析意义
模态分析意义模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。
模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。
这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的，则称为计算模态分析；如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数，称为试验模态分析。
通常，模态分析都是指试验模态分析。
振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。
如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。
因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。
机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动千姿百态、瞬息变化。
模态分析提供了研究各种实际结构振动的一条有效途径。
首先，将结构物在静止状态下进行人为激振，通过测量激振力与胯动响应并进行双通道快速傅里叶变换（FFT）分析，得到任意两点之间的机械导纳函数（传递函数）。
用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合，识别出结构物的模态参数，从而建立起结构物的模态模型。
根据模态叠加原理，在已知各种载荷时间历程的情况下，就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。
近十多年来，由于计算机技术、FFT 分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等技术的发展，试验模态分析得到了很快的发展，受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。
已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。
在各种各样的模态分析方法中，大致均可分为四个基本过程：（1）动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析1）激励方法。
试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励，采集各点的振动响应信号及激振力信号，根据力及响应信号，用各种参数识别方法获取模态参数。
激励方法不同，相应识别方法也不同。
基于HVD和RDT的工作模态识别
基于HVD和RDT的工作模态识别涂文戈;邹小兵【摘要】应用希尔伯特振动分解(HVD)和随机减量技术(RDT)建立了环境激励下结构工作模态参数的识别方法.基于环境激励下结构的单点振动响应信号作为分析信号,应用希尔伯特振动分解将分析信号分解为若干个包含结构模态信息的信号,再利用随机减量技术提取自由衰减信号,应用最小二乘复指数法获得各阶模态频率和阻尼比.应用该方法对5自由度剪切模型以及12层混凝土框架地震台模型的顶点地震响应作为分析信号进行了结构工作模态参数的识别,并将识别结果与其他方法识别结果进行对比.结果表明该方法识别模态频率是可靠的;对平稳结构响应信号模态阻尼比的识别有好的精度,而对非平稳响应信号有较满意的精度.%An operational modal parameter identification method for structures under ambient excitations based on Hilbert vibration decomposition (HVD) and random decrement technique (RDT) is proposed. Operational modal frequencies and damping ratios are identified by the least squares method with free-vibration decay signals which are obtained by RDT from modal signal components and extracted by HVD from dynamic response signals of structures under ambient excitation. Operational modal parameters of both a 5-dofs shearing model and a reinforced concrete 12-story frame experimental structure are identified by the proposed method,and are compared with other identifying methods. Results show that the modal frequencies identified are reliable, the damping ratios for stationary response signals have high degree of accuracy, and the non-stationary response signals have acceptable degree of accuracy.【期刊名称】《广西大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(043)001【总页数】9页(P132-140)【关键词】模态参数识别;希尔伯特振动分解;同步解调;随机减量;最小二乘复指数法【作者】涂文戈;邹小兵【作者单位】湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082;湖南大学土木工程学院,湖南长沙410082【正文语种】中文【中图分类】TB122;TU311.3环境激励下结构的工作模态参数识别是国内外研究的热点之一[1-2]。
基于希尔伯特变换结构模态参数识别
基于希尔伯特变换结构模态参数识别范兴超;纪国宜【摘要】应用HHT方法对GARTEUR飞机模型模态参数进行识别，通过采用多通带滤波器对信号进行滤波，较好的解决模态混叠问题，采用NExT法对信号预处理，由EMD分解获得较准确的各阶固有模态函数分量（IMF），在EMD分解中使用镜像延拓方法对极值点进行处理来抑制端点效应，然后将分解得到的IMF分量进行希尔伯特变换并结合ITD法识别出各阶固有频率和阻尼比。
最后对悬臂梁进行数值仿真模拟，并将模态参数识别结果和理论值进行对比，并运用此方法进一步识别GARTEUR飞机模型固有模态参数。
%The HHT method is applied to the modal parameter identification of GARTEUR plane model. The multi-channel filter is applied to process the signal for solving the problem of modal aliasing. Meanwhile, the NExT method is adopted to get more accurate individual-order intrinsic mode functions (IMF) form the EMD decomposition. The mirror continuation method is applied to process extreme value points for suppressing the endpoint effect. Then, the natural frequency of each order and the damping ratio are identified with Hilbert transform and ITD method. The numerical simulation of a cantilever beam is carried out and the simulation results are compared with the theoretical results. Finally, the intrinsic modal parameters of the GARTEUR plane model are recognized with this method.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P52-56)【关键词】振动与波;模态参数识别;Hilbert-Huang变换;模态阻尼比;镜像延拓【作者】范兴超;纪国宜【作者单位】南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京210016;南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京 210016【正文语种】中文【中图分类】O241.82Hilbert-Huang变换[1]（HHT）是1998年美国华裔科学家Huang提出的一种新的数据处理方法，该方法已应用到地球物理学领域，并取得较好的效果，其主要是由经验模态分解（Empirical Mode Decomposition）和Hilbert变换（Hilbert Transform）两个部分组成，其主要思想是EMD分解[5]。
水下航行器流体动力参数辨识的一种新方法
较好的点替换那个有最大值的点, 从而构成新的单纯形Ζ 在选择新的比较好的点替换最差点的过程中, 包 含三种基本步骤, 即反射、 扩张和收缩Ζ 随着这种取代过程的不断进行, 新的单纯形将向着极小点收缩, 直 至得到满足收敛准则的近似解Ζ
= m ax 1 2
6
ln P (z i Z i- 1 , b ) ( 224)
i= 2
6
N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
i= 1
( i) R - 1 ( i) Ν( i) + lnR ( i) ] [Ν ′
( i) Ζ 式中: Ν( i ) 为新息, Ν( i) = z ( i ) - y ( i) ; R ( i) 为新息协方差矩阵, R ( i) = Ν( i) Ν ′ 选择似然准则函数
R ap h son 算法、 SM 算法和 SAA 算法, 对待估计参量 b 进行辨识Ζ 辨识结果见表 1Ζ
表 1 三种算法在相同初始条件下的辨识结果
Cx b0
Α Cy ∆ Cy Ξ Cy Α mz Ξ mz
λ Κ 22
2. 243 0. 983 2. 153 2. 076 1. 976
λ Κ 66
正如热力学中, 如果某种液体金属被迅速冷却, 它不会达到 “完全晶体” 这一真正的最低能量状态, 而只能 达到一种具有较高能量的多晶或非结晶状态一样; 以往的大多数极小化算法, 若从初始点开始, 立即沿下 降方向前进, 往往也只能求得问题的局部极小点Ζ采用准则函数 J ( 类似于能量) 、 控制参数 T ( 类似于温度) 和下式所描述的降温过程 [5, 6 ] ( 类似于退火进程)
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为 流体 等效质 量 矩 阵 和 刚度 矩 阵 ； 为 流 体 和结 Ｒ
构 的 耦 合 矩 阵 为 流 体 密 度 ．
有 限 元 方 法 将 连 续 系 统 离 散 为 有 限 个 自 由 度 ， 模 时 需 对 结 构 进 行 大 量 简 化 ， 就 很 难 保 证 建 这
置大 量的传 感器 来 监 测其 振 动 响应 ， 则 就 不 能 否 识别 出完整 的模 态 参 数． 文 提 出将 工 作 状 态下 本 的试 验模态 参数 辨识 与计算 模态 分析 相结 合 的方
法 ， 前 者 辨 识 出 的 低 频 模 态 参 数 与 通 过 有 限 元 用
量 ； Ｆ 为结 构载荷 力 向量 ； ， Ｇ 分别 为 结构 ＭｓＫ ，
法 的 计 算 模 态 结 果 进 行 匹 配 ， 此 基 础 上 指 导 有 在
限 元 模 型 的 修 正 ， 最 终 得 到 比较 完 整 的 模 态 参 并
收 稿 日期 ：Ｏ ０ １ － ２ ２ １ ２２
金 广 文 （ ９８ ： ， １ ７ 一） 男 博士 后 ， 主要 研 究 领 域 为 船 舶 结 构
博 士后 科 学 基 金 项 目（ 准 号 ：０ ９４ ６ ４３ ２ １０ ７ ３ 、 批 ２ ００ ０ １６ ，０ ０ ３ ６ ） 国家 自然 科 学 基 金项 目（ 准号 ：０ ７ １ １ 资 助 批 ５９９ｌ）
・
２６ ・ ８
武 汉 理 工 大学 学 报 （ 通 科 学 与工 程 版 ） 交
性 ， 叮实 现 不 同 工 况 条 件 下 的 在 线 模 态 参 数 辨 并
水 下 结 构振 动有 限元 方 程
计 算 复 杂 水 下 结 构 物 的 振 动 （ 括 流 固 面 上 包 的耦 合 振 动 ） ， 用 有 限 元 分 析 （ Ｅ ） 一 种 时 采 Ｆ Ｍ 是 非 常 有 效 的方 法 ． 固耦 合 系 统 统 一 的 有 限 元 运 流 动 方 程 为
第 ３ ５苍
２ ¨ Ｏ
第 ２期
－月 １
武汉 理工 大学 学报 （ 通 科学 与工程 版 ） 交
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｕ ａ ｎｖ ｒ ｉ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｒ ａ ｆＷ ｈ ｎ Ｕ ｉ ｅｓｔ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｙ
ｆ ａ ｓ ｏ ｔｔ０ ｃｅ ｃ ＆ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ） ｎ ｐ ｒａｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ Ｔｒ
关 键 词 ： 下 结 构 ； 限元 法 ； 态 参 数 辨 识 ； 验 模 态 分解 ； 波 包 分 析 水 有 模 经 小
中 图 法分 类 号 ： ３ ７ （ ２ ）
Ｄ Ｉ １． ９ ３ｊｉ ｎ １０ —８ ３ ２ ｌ． ２ ０ ６ Ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ． ０ ６２ ２ ． ０ １ Ｏ ． １ ｓ
［
Ｌ
［ ） 言 ＋
（ １ ）
Ｋ＋ ｐ Ｋ ｆ Ｊ ｌ 一【 Ｊ ｓＫ ｌ ０ ＰＪ ０
识 ． 而 该 方 法 也 有 其 缺 点 ， 是 必 须 在 结 构 上 布 然 就
式中： Ｐ为 结 构 表 面 声 压 ； Ｕ为 单 元 节 点 的 位 移 向
Ｖ ｏ１３５ Ｎ ｏ ２ ． ． Ａ ｐｒ ２０ ． １１
基 于工 作 模 态 参 数辨 识 的 水 下 复 杂 结 构模 态分 析 方 法 ＊
金 广 文 ¨ 缪 旭 弘¨ 匡 贡 献 。 章 林 柯 。 ’ ’
（ 国人 民解 放 军 ９ ５ ７部 队 中 ２３ 北 京 １ ０ ６ ） （ 参 气 象 水 文 局 。 北 京 １ ０ ８ ） ０ １ １ 总 ０ ０ １ ４０３ ） ３ ０ ３ （ 军 工 程 大 学 振 动 与 噪声 研 究 所 ” 武 汉 海
摘 要 ： 对 传 统 实 验 方 法 很 难 对 水 下 复 杂 结 构 进 行 模 态 分 析 ， 出 了 工 作 模 态 参 数 辨 识 与 有 限元 针 提 计 算 相 结 合 的模 态分 析方 法． 工 作 状 态 下 的 测 点 振 动 响 应 信 号 进 行 Ｅ 对 ＭＤ分 解 ， 时 域 峰 值 序 列 用 法 进 行模 态 参 数 辨识 ， 识 出的 模 态 参 数 与 计 算 模 态 结 果 进 行 匹 配 ， 辨 以指 导 修 正 有 限 元模 型 ， 算 计
对 于 复 杂 的 水 下 结 构 ， 统 的 试 验 模 态 分 析 方 法 传 已经 很 难 实 现 ： 方 面 无 法 用 大 功 率 激 励 源 进 行 一 激 励 ； 一 方 面 传 感 器 的 安 装 也 难 以 实 施 ． 于 工 另 基 作 状 态 的模 态 参 数 辨 识 是 近 期 发 展 起 来 的 一 种 新 的 试 验 模 态 分 析 方 法 ［ ， 合 实 际 工 况 及 边 界 条 ２ 符 ］ 件 ， 真 实 地 反 映 结 构 在 工 作 状 态 下 的 动 力 学 特 能
得 到完 整 的模 态 参 数 ． 解 决 Ｅ 为 ＭＤ分 解 出现 的模 态 混叠 ， 出 先 对 信 号 进 行 小 波包 分 解 预 处 理 的 提
方 法 ． 层 加 肋 圆 柱 壳 体 模 型 水 下 振 动 试 验 研 究 结 果 表 明 ， 方 法 现 实 可 行 ， 有 效 辨 识 出 比较 完 双 该 能 整 的模 态参 数．
研 究 水 下 复 杂 结 构 的振 动 和 声 辐 射 特 性 具 有
数矩 阵．
重 要 的 工 程 现 实 意 义 Ｌ 尤 其 对 于 水 下 双 层 圆 柱 ｌ，
壳体 结构 ． 而模 态 分析 是 研 究 结 构振 动 和传 递 持
性 和水 下声 学 特 性 ， 如辐 射 声 功率 、 向性 、 场 指 近 声相 关特性 、 声学 故 障源识 别定 位等研 究 的基础 ．