基于ERA模型辨识的H∞振动主动控制试验研究

针对外扰作用下的尾撑式风洞测力模型进行H_∞鲁棒控制试验研究。采用ERA算法(Eigensystem Realization Algorithm)进行模型辨识,可直接获得受控系统动力学方程。为保证系统的稳定性和鲁棒性,结合H_∞混合灵敏度优化方法设计控制器,实现受控模型垂向前两阶模态的振动控制。试验结果表明,结合ERA辨识模型设计的控制器能够有效抑制模型振动,能够将前两阶振动幅值抑制到无控制时的10%以下。     

关于线性振动系统参数的可辨识性

以往对线性振动系统可辨识性的讨论都局限在没有重共振频率的单构系统中。然而非单构系统确实是存在的。因此本文对最一般的线性振动系统进行了可辨识性的讨论,并且对现有的可辨识性条件进行了修正。这些对于进一步探讨辨识振动系统参数的具体方法有一定的理论意义。     

基于理论建模和ARX模型的定位平台系统辨识

为了解精密定位平台的系统特性,建立了单输入双输出动力学模型,并设计相应的定位实验。对原始实验数据进行离散数据插补和归一化处理,在实验数据和动力学模型的基础上,采用最小二乘法进行未知参数的辨识。采用基于ARX模型的系统辨识方法对内工作台系统进行辨识。两种辨识结果的对比显示,基于ARX模型的辨识结果与实际数据更加吻合,适合描述系统特性;而基于理论模型的辨识结果则更加贴近系统实际结构,对系统结构优化有指导意义。     

结构应变模态参数辨识的最小二乘复频域方法

由于应变模态对结构状态的敏感性,其在结构在线健康监测和损伤识别方面比位移模态更具优势。利用应变和位移的关系,将最小二乘复频域方法应用到结构应力应变分析中,建立基于应变测量数据的结构动力学参数频域辨识方法。由于应变模态和位移模态是同一种物理状态的不同表达形式,两者在数学表达上有相似性。首先建立以应变为变量的参数化公分母模型,在此基础上将非线性最小二乘问题进行线性化,得到加权线性最小二乘的方程误差。然后采用基于缩减正则方程的算法进行求解,减少计算量,并通过对模型参数施加约束来避免参数冗余。然后,设计并搭建一个自由梁的实验结构系统,利用光纤布拉格光栅应变传感器测量结构动应变数据,根据最小二乘复频域方法,基于应变测量数据辨识得到频率和阻尼比,与传统的基于加速度测量数据的辨识结果相吻合。另外,辨识所得应变模态振型与仿真结果也具有一致性。因此,数值仿真和实验验证表明,文中提出的基于最小二乘复频域方法能够准确辨识结构应变模态。     

基于模型实时辨识自适应控制算法的时变机械系统振动主动控制

参数时变的现象广泛存在于机械系统。如果系统参数随着时间而发生较大变化,振动主动控制方案就需要考虑时变参数对控制算法的影响。针对动力学特性变化较大的时变机械系统振动,提出一种模型实时辨识自适应控制算法,该算法将传统的滤波自适应算法与递归预测误差方法相结合,利用改变梯度的递归预测误差方法实时估计控制通道模型。建立弹簧质量支承的非均匀截面杆纵向振动时域模型,模型中随时间而变化的弹簧刚度导致模型动力学特性发生较大变化。用模型实时辨识自适应控制算法对建立的杆模型进行振动控制数值仿真,仿真结果表明,所提出的控制算法能有效抑制时变系统的窄带和宽带振动。相对于现有的方法,该控制算法能实现更好的控制性能。最后,将所提出的控制算法应用到时变的摇摆系统振动控制,实验结果验证了所提出控制算法的可行性和有效性。     

土木工程系统辨识统计方法的现状与展望

土木工程由于内在材料的离散性,结构体系的复杂性,外在环境因素的随机性,有必要引入统计方法来进行面向健康监测的损伤辨识。探讨了土木工程系统辨识的定义,分析了现有研究中与统计方法相关的Bayesian统计、随机有限元、统计模式辨识、损伤特征辨识的统计描述及其他等五类研究;根据土木工程系统辨识的特点与已有研究,展望了统计方法进一步的研究前景与方向。     

基于前向神经网络的非线性时变系统辨识的改进递推最小二乘算法

标准的递推最小二乘算法随着递推次数的增加,增益矩阵将逐渐趋于零,致使递推算法慢慢失去修正能力,出现所谓的“数据饱和”现象。为了克服“数据饱和”问题,本文首先对递推最小二乘算法进行改进,得到了改进的最小二乘算法(IRLS),并给出了收敛性证明,然后将该算法应用于基于前向神经网络的非线性时变系统辨识。通过对两个非线性时变系统进行有效验证,仿真结果表明本文算法计算精度高、计算速度快、数值稳定性好,并能有效克服“数据饱和”。     

线性回归模型中的递推辨识及其应用

摘要：因机械系统振动响应离散差分方程可以改写为关于结构模态参数的线性回归形式,对于此线性回归形式中的结构模态参数的辨识问题可转化为系统辨识理论中线性回归模型的未知参数矢量的辨识估计问题。当系统对象在白噪声激励下,常规的最小二乘辨识法可以给出参数估计的无偏估计。当系统对象在有色噪声作用下,在常规最小二乘辨识法的基础上提出一种新的可分离迭代最小二乘辨识法。在缺乏关于噪声的统计先验信息,仅有噪声为未知但有界的情况下,提出一种带死区的最小二乘辨识法,该辨识法不仅能给出未知参数矢量的一致性无偏估计,而且还能保证参数估计值逐渐向真值靠拢,任何相邻两估计值之间的逼近程度远远小于噪声的上界。在有界噪声出现的情况下,该算法的鲁棒性可以通过在参数修正方程中引入死区的方法来增强。最后用理论上的仿真算例和弹簧-质量-阻尼系统的振动响应来验证两方法的有效性和可行性。     

基于时变NARMA模型的非线性时变系统辨识

在非线性自回归滑动平均模型NARMA(Nonlinear Auto Regressive Moving Average)中引入时间变量,将其扩展为时变NARMA模型,用Taylor展开将模型中的非线性函数展开为关于输入输出的多项式,得到关于参数线性时变的多项式形式的时变NARMA模型,再用基序列拟合模型的时变参数得到关于参数线性时不变的模型,最后用递推最小二乘法估计模型参数。仿真算例证明,与小波网络方法相比,辨识精度高,计算量小。     

车辆荷载引起地面振动的实测研究

对行驶重载卡车引起的地面振动进行现场实测,从加速度峰值、频谱和振级上分析了振动的衰减情况,并用两种方法讨论了扣除背景振动的振级,然后用基于最小二乘原理的模式搜索法拟合出了振动的衰减公式。研究表明：卡车引起的振动主要以垂向为主,随着振源距离的增大,振动逐渐衰减,而且振动在较近的距离内衰减很快,高频部分几乎可以完全衰减,而低频部分的振动随着距离振源的增大,衰减相对较缓,甚至在100米处还有其残余振动。     

应用结构奇异值进行频域气动伺服弹性稳定性分析

基于鲁棒气动弹性分析理论,在气动伺服弹性系统中直接应用频域气动力,并引入复数速压摄动,导出了相应的μ分析框架,在此框架下应用结构奇异值理论,提出一种气动伺服弹性稳定临界点预测求解的完全频域方法。该方法既能保证系统结构奇异值的连续性,又可获得较为精确的计算结果。针对某型飞机及其偏航/滚转增稳回路构成的多输入/多输出气动伺服弹性系统的稳定性分析,采用本文方法求得的系统闭环稳定临界点与传统p-k法计算的结果吻合较好。     

有限维线性系统参数辨识问题

本文考虑一维输入输出有限维线性系统参数辨识问题。该问题源于电机系统的参数辨识。首先我们对简单参数形式的线性时不变动态系统,给出了一种精确辨识方法,并给出了这种辨识方法的误差界。这种方法能够保证辨识出的参数是最佳的;而且不用求解对应的非线性最小二乘问题,只需求一元多项式的根,从而大大减少计算量。接着我们考虑了复合参数形式的线性时变系统参数辨识问题,给出了一种近似辨识方法,并导出了该方法的误差界;该方法本质是通过求解非线性最小二乘问题来辨识参数。对于测量存在误差、误差服从区间分布的线性系统,我们给出了其等价的确定性问题,并给出了几个算例。计算结果表明,本文给出的参数辨识方法是有效的。     

动载荷时域半解析识别方法

基于模态空间转换、离散数据最小二乘拟合与模态叠加原理,提出一种动载荷时域半解析识别方法。通过模态空间转化将动载荷识别问题转化为模态坐标函数识别问题,以结构特性参数与已知自由度上的动响应为输入,利用最小二乘拟合得到模态坐标的拟合函数,根据叠加原理与结构动力学控制方程,识别出结构时域动载荷。分别用计算仿真与试验测试得到的时域加速度响应作为输入,实现时域动载荷的识别。识别结果与真实动载荷对比表明,本文的识别方法能较准确地识别结构动载荷值及载荷作用部位。     

无约束频域自适应滤波算法最优步长控制

频域自适应算法由于具有较低的计算复杂度和较快的收敛速度而被广泛应用。但是固定步长的频域自适应算法必须在收敛速度、稳态失调、跟踪速度和对噪声干扰的稳健性之间权衡。文章研究了无约束频域自适应滤波算法的最优步长控制问题。通过分析频域自适应算法的收敛特性,给出了最优步长的表达式,推导出了频域失调因子的递归变化关系并用来估计频域失调因子。在系统辨识和回声抵消应用中的计算机仿真结果表明,所提变步长算法能同时得到较快的收敛速度和较低的稳态失调,同时该算法对回声抵消应用中的双端对讲不敏感,因而不需要明确的双端对讲检测。     

一种基于模型修正的结构损伤识别方法

基于模型修正技术提出一种结构损伤识别方法。首先通过建立带约束边界非线性最小二乘目标函数，极小化结构实测模态与分析模态之间误差，将损伤识别问题转化为优化问题。其次采用信赖域方法求解该优化问题使优化过程具有更强的鲁棒性和可靠性。然后提出一种目标函数向量扩充方法并进行了参数优化研究。最后通过一栓接框架损伤试验研究，验证了该识别方法应用于结构损伤识别的可行性和有效性。     

植物微弱电波信号的时、频域分析

在时域和频域上对植物电波信号进行了分析.植物电波信号的幅值处于μV级量级,是一种微弱信号;随时间变化剧烈,在不同时刻的取值关系松散;植物电波信号属于低频信号,其功率谱主要分布在小于5 Hz这一频段.     

一种用于多码CP-DS-CDMA系统的混合时频域均衡器

提出了一种新的用于基于循环前缀的多码直接序列扩频码分多址接入(CP-DS-CDMA)系统的混合时频域均衡器.该均衡器包括一个前向频域线性均衡器(FDLE)和一个反向时域线性预测器(TDLP).依据最小均方误差(MMSE)准则导出了该均衡器的最优系数,并证明了前向频域均衡器系数与反向时域线性预测器阶数无关,因此只需改变反向线性预测器的结构就可以灵活地调整系统性能.通过结合块交织处理,该均衡器能利用解扩后在符号级的判决结果,来增强反馈信号的可靠性.计算机仿真结果表明在多码CP-DS-CDMA系统中该均衡器比现有的频域线性均衡器有3dB的性能提高.     

一种采用激振器激励的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统

提出了一种采用激振器激励方式的扬声器振动部件共振频率测量方法及系统。采用激振器作为激励被测部件振动的激励源,并通过加速度传感器实时检测夹具的振动加速度（包括幅度和相位）,以确保被夹具夹持住的被测部件在测量频率范围内上下平稳振动;通过激光位移传感器测量被测部件在不同频率点振动时的振动位移,可得到被测部件振动的频率响应（被测部件振动加速度和夹具振动加速度的比值的频率响应）;根据该频率响应进行计算最后可得到被测部件的共振频率。实验结果表明,实测频率响应的曲线与理论分析相一致,测量结果的可重复性和准确性良好,可测量的振动部件的种类和范围更广。     

Low frequency oscillations in power systems: A physical account and adaptive stabilizers

This paper presents a physical explanation of the phenomenon of low frequency oscillations experienced in power systems. A brief account of the present practice of providing fixed gain power system stabilizers (PSS) is followed by a summary of some of the recent design proposals for adaptive PSS. A novel PSS based on the effort of cancelling the negative damping torque produced by the automatic voltage regulator (AVR) is presented along with some recent studies on a multimachine system using a frequency identification technique.     

On vision systems identification with application to fixed‐camera robotic systems

Vision system calibration and identification are important issues for effective implementation of high‐performance robotic systems. Vision system identification addresses the problem of determining the mapping from points in the world frame to their corresponding location in a computer image frame. By assuming rotation of the camera frame around one of the principal axes of the world frame—but incorporating radial lens distortion—we show that this mapping can be expressed as a linear regression model in terms of a suitable combination of the intrinsic and extrinsic camera parameters. This property allows the application of several known techniques based on resolution of a determined set of linear equations and least‐squares–based methods to estimate these parameters from experimental input‐output data. Experimental comparisons are carried out to illustrate the performances of these methods. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. Int J Imaging Syst Technol 11, 170–180, 2000