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迟滞非线性支承结构的系统辨识

作　者: 陈大林
导　师: 徐友钜
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 工程力学
关键词: 系统辨识参数识别迟滞非线性隔振
分类号: O328
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
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内容摘要

动力学系统辨识是一门通过系统实验建立动力学系统数学模型的技术科学，它是从控制理论发展起来的交叉学科。目前动力学系统建模主要分理论建模和实验建模两种方法。本文首先介绍了开展隔振支承动力学系统辨识的工程意义和学术意义，对系统辨识技术现状进行了概述，分析了它的发展方向和存在的问题，从而确立了以实验为基础结合理论推导建立系统数学模型的技术路线。通过对振支承系统的动力学实验，观察到其隔振力与位移关系呈现出典型迟滞非线性关系。迟滞非线性是非线性问题中的一大类，一般来自工程材料，特别是复合材料的非线性特性。所谓迟滞性，本质上是对结构刚度和能量耗损特征的描述，系统的恢复力在任何瞬时不仅取决于当时的激励和响应状态，也与变形历史有关。迟滞非线性包括了非线性刚度和非线性阻尼。目前迟滞非线性建模是非线性研究的一个重要研究领域。本文在文献综述的基础上，结合隔振支承的动力学特性，提出了隔振力的拟合分解数学模型，简洁准确的实现了动力学建模和隔振力的分解，进行了模型参数识别，找到了隔振支承隔振力的数学表达式，并通过理论计算与实验值比较，论证了数学模型和参数识别的准确性。最后通过神经网络强大的学习能力和非线性映射能力，对隔振支承的隔振力进行了预测，结果与实验值吻合较高。论证了神经网络在动力学系统辨识领域的有效性，为今后的研究工作拓展了方向。本文的研究方法适用于其它迟滞非线性系统的建模与参数识别，提出的数学模型对进一步的动力学设计和修改具有一定的指导意义。

全文目录

第一章导论  8-13
  1．1 研究意义和背景  8-9
  1．2 研究现状  9-11
  1．3 本文主要工作  11-13
第二章动力学系统辨识理论  13-21
  2．1 概述  13-14
  2．2 动力学系统辨识  14-16
    2．2．1 实验设计  15
    2．2．2 模型辨识  15-16
    2．2．3 参数估计  16
    2．2．4 模型验证  16
  2．3 迟滞非线性系统的动力学模型  16-18
    2．3．1 双线性恢复力模型  16-17
    2．3．2 一阶非线性微分方程模型  17
    2．3．3 迹法模型  17-18
  2．4 迟滞非线性系统参数识别  18-21
    2．4．1 迟滞非线性系统参数识别的参数法  19-20
    2．4．2 迟滞非线性系统参数识别的非参数法  20-21
第三章隔振支承系统动力学实验  21-31
  3．1 概述  21
  3．2 卷质泡沫塑料动力学性能分析  21-22
  3．3 隔振支承振动实验目的  22
  3．4 振动实验系统  22-25
    3．4．1 测试系统组成  23-24
    3．4．2 试验步骤与记录  24-25
  3．5 测试信号分析处理  25-31
    3．5．1 数值积分  26-28
    3．5．2 实验结果分析  28-31
第四章迟滞非线性系统建模与参数识别  31-48
  4．1 概述  31
  4．2 迟滞非线性系统建模  31-33
    4．2．1 隔振支承拟合分解数学模型  31-32
    4．2．2 隔振支承数学模型实验验证  32-33
  4．3 迟滞非线性系统模型  33-36
    4．3．1 非线性弹性恢复力的数学模型  34
    4．3．2 隔振支承阻尼力的数学模型  34-36
  4．4 模型参数识别  36-44
    4．4．1 参数对误差敏感性分析  37-38
    4．4．2 参数辨识的估计准则  38-40
    4．4．3 参数辨识过程  40-44
  4．5 迟滞非线性系统数学模型验证  44-46
  4．6 本章小结  46-48
第五章动力学系统识别的神经网络方法  48-62
  5．1 引言  48-50
  5．2 反向传播（BP）算法  50-54
    5．2．1 BP算法  50-52
    5．2．2 BP算法的具体步骤  52-53
    5．2．3 BP算法评述  53-54
  5．3 神经网络用于非直接测试量的估计  54-55
  5．4 非线性隔振支承系统隔振力识别  55-61
    5．4．1 模型特征  55-56
    5．4．2 神经网络的拓扑结构与程序设计  56-59
    5．4．3 辨识结果与误差分析  59-61
  5．5 本章小节  61-62
第六章全文总结  62-63
致谢  63-64
作者在攻读硕士期间完成的科研项目  64-65
参考文献  65-67

迟滞非线性支承结构的系统辨识

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