基于子空间算法的对称结构重频模态识别

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1、第44卷第2期2012年4月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&AstronauticsV01．44No．2Apr．2012基于子空间算法的对称结构重频模态识别张家滨陈国平(南京航空航天大学振动工程研究所，南京，210016)摘要：针对飞机等对称结构的重频模态较难识别的问题，在随机子空间算法的基础之上，利用空间投影的性质和响应点住置问的几何关系，分离对称耦合模态，建立对称模态响应和反对称模态响应Hankel矩阵，实现单独利用响应数据识别重频的对称和反对称模态。最后通

2、过仿真算例表明，改进后的方法成功提取了重频模态的振型，避免了传统算法识别结果的中的振型耦合，同时提高了对称模态中固有频率表阻尼的识别精度。关键词：环境激励；重频模态；随机子空间；模态分析中图分类号：0324；TU311．3；U441文献标识码：A文章编号：1005—2615(2012)02—0191．07ModalIdentificationofSymmetricalStructurewithRepeatedFrequenciesBasedonSubspaceMethodZhangJiabin，ChenGuoping(Insti

3、tuteofVibrationEngineeringResearch，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Themodalsofthesymmetricalstructurewithrepeatedfrequencies，suchasaircraftetc，aredifficulttoidentified．Forthisproblem，．basedonthestochasticsubspacemethod，thepap

4、erisolatessymmetriccoupledmodes，throughtheusingofspaceprojectionandthegeometricrelationshipoftestpoints．andestablishesHankelmatrixwithsymmetricmodalresponseandtheantisymmetricmodalre—sponse，thusachievingsymmetricandantisymmetricmodalidentificationwithrepeatedfrequenc

5、iesusingoutputdataonly．Finally，simulationexamplesshowthattheimprovedmethodsuccessfullyextractsmodeshapeswithrepeatedfrequencies，avoidsthemodalshapescouplinggeneratedbytraditionalmeth-ods，andincreasesidentificationaccuracyofnaturalfrequencyanddampingatthesametime．Keyw

6、ords：ambient；modewithrepeatedfrequency；stochasticsubspace；modalanalysis传统的模态识别方法利用频响函数和脉冲响应函数进行参数识别，但是对称结构的重频模态一直困扰识别精度的难题，很容易产生模态遗漏或者是振型的混淆。尤其是飞机等对称结构，对称和反对称振型对应的固有频率很容易重合，利用频响函数很难有效提取对应的两阶模态，通过快速傅里叶变换(FastFouriertranstorm，FFt)，两阶模态只留下一个峰值或者间隙很小，几乎完全耦合在一起，给识别带来了困难。大

7、型的工程实验一般通过纯模态的方法进行单模态的逐个识别，但是工作量较大而且对于操作人员的工程经验要求较高。特别是一些工程结构无法施加人工激励的条件下，单独利用响应数据进行识别更是难以区分耦合模态。时域算法与频域算法不同，未经过FFT变换，原始数据同时包含了所有的模态响应，利用多通道的数据同步采集，理论上存在实现耦合模态参数识别的可能，但是利用传统的随机子空间等时域算法识别得到的振型为耦合模态振型的线性组合，很难得到原始的模态振型。对此本文通过解析子空间算法的投影过程，利用投影空间的过滤特征，实现对收稿日期：201卜03—17；修订

8、日期：2012一01—12通讯作者：陈国平，男，教授，博士生导师，E-mail：gpchen@nuaa．edu．ca。192南京航空航天大学学报第44卷称重频模态的参数识别工作，避免了大量的重复性实验以及纯模态实验，利用单次实验的数据就可以得到模态参数的识别结果