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特征系统实现算法中的噪声问题研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2011年第7期41卷 176-182页

作者：李萍王树青李华军中国海洋大学工程学院山东青岛266100

研究特征系统实现算法在模态识别过程中的噪声处理问题。特征系统实现算法为目前土木工程领域应用较为广泛的一种模态识别法。在处理实测数据时,特征系统实现算法将实测数据分解为结构真实信号和噪声信号,从而将噪声消除。分块Hankel矩... 详细信息

研究特征系统实现算法在模态识别过程中的噪声处理问题。特征系统实现算法为目前土木工程领域应用较为广泛的一种模态识别法。在处理实测数据时,特征系统实现算法将实测数据分解为结构真实信号和噪声信号,从而将噪声消除。分块Hankel矩阵的维数对信噪分离过程影响很大。提出当分块Hankel矩阵的分块行与分块列数接近时,真实和噪声信号可以最好的分离。通过在实测信号里添加噪声(产生噪声-噪声信号),将实测信号和噪声-噪声信号识别的结果进行比较,提出了1种验证识别模态参数是否为结构真实模态的检验方法。本文应用导管架平台实例来验证提出方法的适用性。结果表明,当分块Hankel矩阵的分块行与分块列数接近时,真实和噪声信号能够有效地分离,此时添加的噪声主要影响噪声信号部分。由实测信号和噪声-噪声信号识别的模态参数非常吻合。

关键词：模态参数识别特征系统实现算法噪声模型阶数

特征系统实现算法的识别特性研究及算法的推广

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工程力学 2002年第1期19卷 109-114页

作者：李蕾红陆秋海任革学清华大学工程力学系北京100084

特征系统实现算法是近年来出现的时域模态参数识别技术。本文首先研究了该算法对混有白噪音的加速度及位移自由响应信号的识别特性,并发现辊速度信号和位移信号分别对系统的高频模态和低频模态敏感;然后结合算法的高速识别特点及滑动时... 详细信息

特征系统实现算法是近年来出现的时域模态参数识别技术。本文首先研究了该算法对混有白噪音的加速度及位移自由响应信号的识别特性,并发现辊速度信号和位移信号分别对系统的高频模态和低频模态敏感;然后结合算法的高速识别特点及滑动时间窗技术,研究了算法对振动水平的跟踪能力,并在此基础上提出识别混叠频率的方法;最后将该算法推广至利用常力强迫响应数据进行模态参数的情况,导出了相应的算法,并进行了算例验证。

关键词：特征系统实现算法滑动时间窗常力强迫响应时域模态参数识别特性位移信号航空航天

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特征系统实现算法的小波去噪方法研究

工程力学 2004年第6期21卷 91-96页

作者：林贵斌陆秋海郭铁能清华大学工程力学系北京100084

ERA/DC 利用脉冲响应数据构造 Hankel 矩阵时运用了相关技术,因此对信号中的白噪声有抑制效果,但实际数据所含的噪声中,除随机噪声外,还有尖脉冲噪声、漂移等其它噪声。为了获得理想的识别效果,利用小波算法对脉冲响应数据进行去噪处理... 详细信息

ERA/DC 利用脉冲响应数据构造 Hankel 矩阵时运用了相关技术,因此对信号中的白噪声有抑制效果,但实际数据所含的噪声中,除随机噪声外,还有尖脉冲噪声、漂移等其它噪声。为了获得理想的识别效果,利用小波算法对脉冲响应数据进行去噪处理,再用 ERA/DC 进行识别。两自由度的阻尼弹簧质量系统以及卫星缩尺模型的仿真结果表明,小波去噪方法对多种噪声形式均有抑制作用,能提高 ERA/DC 的识别精度,可用于 ERA/DC识别的信号去噪。

关键词：特征系统实现算法模态参数识别小波算法信号去噪脉冲响应数据

基于特征系统实现算法的输电塔气动阻尼风洞试验研究

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振动与冲击 2014年第21期33卷 131-136,147页

作者：段成荫邓洪洲同济大学建筑工程系上海200092

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... 详细信息

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。

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

基于Vector Random Decrement技术和特征系统实现算法ERA的模态参数识别

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世界地震工程 2013年第4期29卷 102-107页

作者：杨陈孙阳中国水利水电科学研究院工程抗震研究中心北京100048

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... 详细信息

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。

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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特征系统实现算法的理论研究及实践

江苏航空 2009年第S1期 72-74页

作者：伍特辉陈怀海贺旭东南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

对加速度格式的特征系统实现算法(ERA)进行详细的理论推导,以一飞机模型的机翼为例,通过试验采集模型的加速度响应数据,用自编的MATLAB程序来实现算法,辨识出模型的模态参数;对飞机模型在PA-TRAN/NASTRAN环境下作有限元模拟分析;辨识结... 详细信息

对加速度格式的特征系统实现算法(ERA)进行详细的理论推导,以一飞机模型的机翼为例,通过试验采集模型的加速度响应数据,用自编的MATLAB程序来实现算法,辨识出模型的模态参数;对飞机模型在PA-TRAN/NASTRAN环境下作有限元模拟分析;辨识结果与有限元模拟结果的比较表明得出结果是一致的。

关键词：特征系统实现算法加速度响应数据模态参数有限元模拟

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特征系统实现算法中的模型定阶方法研究

科学技术与工程 2009年第10期9卷 2715-2716,2722页

作者：周帮友胡绍全杜强中国工程物理研究院总体工程研究所绵阳621900

特征系统实现算法中,模型定阶是最关键的一步,在研究了现有工作模态定阶方法的基础上,提出了奇异值差值法的模型定阶方法。通过两个试验对该模型定阶方法进行了验证,结果证明该方法是有效的、可行的。

关键词：特征系统实现算法工作模态分析奇异值差值法

基于特征系统实现算法的桥梁结构动力特性识别

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基于特征系统实现算法的桥梁结构动力特性识别

作者：涂静华中科技大学

学位级别：硕士

在桥梁振动分析与抗震设计中,结构的动力特性显示出越来越重要的作用,动力特性识别作为动力特性分析的重要方法,得到越来越广泛的应用。桥梁结构具有一定的特殊性和复杂性,由于环境激励下的模态识别方法仅通过响应数据识别模态,无需人... 详细信息

在桥梁振动分析与抗震设计中,结构的动力特性显示出越来越重要的作用,动力特性识别作为动力特性分析的重要方法,得到越来越广泛的应用。桥梁结构具有一定的特殊性和复杂性,由于环境激励下的模态识别方法仅通过响应数据识别模态,无需人为激励,节省人工和设备,不易造成结构损伤,能识别由于环境激励引起的动力特性的变化,在桥梁分析中得到应用广泛,特征系统实现算法是环境激励下动力特性识别的有效方法之一,其研究具有重要的理论和工程应用价值。首先,本文介绍了模态分析的基本理论,动力特性识别方法的发展历程。用SAP2000对试验用的工字型钢梁进行了模态分析,得到前三阶振型及频率值,为后面的动力试验研究提供理论依据。接着,从可控性和可观性理论出发,结合振动的有关知识,从理论上得到了特征系统实现算法的实现步骤。特征实现算法移植了控制理论中的最小实现原理,利用脉冲响应或者自由衰减响应数据构造Hankel矩阵,运用奇异值分解得到系统的最小实现,通过奇异值截断舍弃较小的噪声成分较多的奇异值,然后对系统矩阵进行特征值分解,得到结构的动力特性参数,利用模态精度指标剔除虚假模态。然后,用一根6 m长的工字型钢梁进行桥梁动力试验研究,动荷载由带砝码的小车来施加,试验中采用动态数据采集与分析系统。根据特征实现算法理论编制计算机语言程序进行模态识别,用模态幅值相干系数,扩展的模态幅值相干系数,模态相位共线性系数来剔除虚假模态。将识别结果与SAP2000计算结果,以及传统加速度信号频谱分析的结果进行对比。从特征实现算法对工字型钢梁的识别过程可以看到,特征系统实现算法具有较好的识别精度和抗噪性能,它仅通过结构的响应数据就可以进行动力特性识别,具有广阔的工程应用前景。

关键词：桥梁结构特征系统实现算法环境激励动力响应动力特性

基于特征系统实现算法的嵌入式桥梁远程索力检测系统

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宁波大学学报（理工版） 2012年第1期25卷 113-118页

作者：周红琼闵捷周宇王晓东宁波大学信息科学与工程学院浙江宁波315211

设计了一个基于模态分析技术的嵌入式索力检测系统.其选择使用具有较好性能及计算精度的特征系统实现算法识别拉索的各阶模态频率,并利用基于频域平滑的重采样技术和随机减量技术对振动信号预处理以得到自由响应信号;基于ARM芯片和Linu... 详细信息

设计了一个基于模态分析技术的嵌入式索力检测系统.其选择使用具有较好性能及计算精度的特征系统实现算法识别拉索的各阶模态频率,并利用基于频域平滑的重采样技术和随机减量技术对振动信号预处理以得到自由响应信号;基于ARM芯片和Linux平台,使用嵌入式J2SE技术开发实现了监测系统,并进行了实际工程应用测试.结果表明:在嵌入式系统中实现的预处理算法和特征系统实现算法能够较精确地识别出大多数情况下拉索振动信号的基频值,并据此计算出索力值,设计的嵌入式索力检测系统具有有效性和实用性.

关键词：模态分析嵌入式系统特征系统实现算法索力