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[综合] 振动信号试验时域模态分析曲线拟合问题

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发表于 2013-1-18 20:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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试验得到离散振动响应信号,衰减振动波形如图所示:

试验采集得到离散信号

试验采集得到离散信号



现在想通过Matlab对离散信号进行拟合,并且得出模态特征:固有频率和阻尼比。
理论已知: 衰减振动运动方程:x=A*exp(-nt)*cos(pt+a) ,固有频率和阻尼比公式也知道。

现在问题:
1、能否拟合出曲线,并求出运动方程的参数?
2、该运动方程不是多项式,用什么方法拟合?
3、拟合出曲线后,如何求出固有频率和阻尼比?


问题都很简单,因为不是学信号的分析的,matlab也不熟,想请教一下各位!感谢!
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发表于 2013-1-18 20:40 | 显示全部楼层
不知道你具体想做什么,从你的描述来看就是你几乎没做过这个内容,就是自己胡乱想了想。
我对你提出来的问题的理解和解释如下:
1. 现在很多情况下是随机响应信号,这样的话没法直接拟合出曲线来。一般的做法是利用随机减量法得到自由衰减信号(一般情况下要想通过拟合这样的方式做出来阻尼比,都需要自由响应);
2. 你能保证结构是单模态响应数据?一般情况下是多模态混杂起来的振动形式加和,那么对应出来是各阶固有频率和阻尼比,那么试问楼主怎么操作能拟合出来单模态响应数据,更别说各阶阻尼比和固有频率了。所以,要想用拟合方法做阻尼比和固有频率,先要做信号分解,分解成各阶模态响应。分解方法不多:EMD,傅里叶变换或者展开;
3. 分离出各阶模态响应后,傅里叶变换可以做出来固有频率(时域转换到频域),阻尼比一般是通过包络这类的方法做出来的。
最后总结:楼主没看过结构动力学的书,没搜索板块,没搜索相关的论文看!
想的太多,看的太少!
 楼主| 发表于 2013-1-18 21:07 | 显示全部楼层
本帖最后由 teddyll 于 2013-1-18 21:09 编辑

感谢您的指导,很受教!确实如此,这方面还很混乱!只是时间上的需要,只好上来要一些“捷径”。
对您的疑问我再补充一下,希望您能再帮我理一理思路,非常感谢!
1、图上就是我试验得出的数据示意图,激励就是简单的冲击激励,然后让结构自由振动响应,不知道这样得出的数据能否进行模态分析(包括固有频率和阻尼比);另外,时域模态分析是不是可以不用已知激励?
2、是否是单模态响应,我也想了很久,但是从试验得到的数据来看,貌似是单模态的(我乱想的···),能不能就先假设为单模态来进行模态分析?
3、想直接通过时域信号分析,利用“振动波形法”来测定系统的衰减系数,不知道可不可行···如何利用matlab实现·····

感谢!:)
发表于 2013-1-18 21:12 | 显示全部楼层
teddyll 发表于 2013-1-18 21:07
感谢您的指导,很受教!确实如此,这方面还很混乱!只是时间上的需要,只好上来要一些“捷径”。
对您的 ...

你这样的想法下,我本不应该再回答。
1. 可以。不用。
2. 貌似是什么意思?想当然?
3. 可以。
 楼主| 发表于 2013-1-18 21:34 | 显示全部楼层
yghit08 发表于 2013-1-18 21:12
你这样的想法下,我本不应该再回答。
1. 可以。不用。
2. 貌似是什么意思?想当然?

谢谢您!:)
耽误您时间了···
发表于 2013-1-18 21:37 | 显示全部楼层
不分解出单模态响应情况下,也可以用FFT类的方法得出来阻尼比和固有频率。推荐看《Matlab在振动信号处理中的应用》,王济编写!
 楼主| 发表于 2013-1-18 21:42 | 显示全部楼层
yghit08 发表于 2013-1-18 21:37
不分解出单模态响应情况下,也可以用FFT类的方法得出来阻尼比和固有频率。推荐看《Matlab在振动信号处理中的 ...

太感谢您了!!
好的,我先认真看书去,省得问题天马行空哈哈~见笑了~
发表于 2013-1-18 21:43 | 显示全部楼层
结构动力学的书也看看吧!!
 楼主| 发表于 2013-1-18 21:44 | 显示全部楼层
yghit08 发表于 2013-1-18 21:43
结构动力学的书也看看吧!!

好的!明白了~
发表于 2013-1-18 22:02 | 显示全部楼层
若是free decay的情况, 是可以进行拟合, 求出freq及damping的
利用下fminsearch应该就可以完成!
当然是无法直接使用该函数, 但记得十几年曾试过可行
发表于 2013-1-19 00:52 | 显示全部楼层
好吧,慢慢学习;
 楼主| 发表于 2013-1-19 20:41 | 显示全部楼层
ChaChing 发表于 2013-1-18 22:02
若是free decay的情况, 是可以进行拟合, 求出freq及damping的
利用下fminsearch应该就可以完成!
当然是无 ...

谢谢啦!
发表于 2013-1-22 08:14 | 显示全部楼层
ChaChing 发表于 2013-1-18 22:02
若是free decay的情况, 是可以进行拟合, 求出freq及damping的
利用下fminsearch应该就可以完成!
当然是无 ...

这样的信号看起来是自由衰减的。
而且阻尼比一开始大,随着时间的推移变小。可能是非线性变化的。
如果拟合的话,如何才能描述清楚呢?
发表于 2013-1-22 16:16 | 显示全部楼层
zswseu 发表于 2013-1-22 08:14
这样的信号看起来是自由衰减的。
而且阻尼比一开始大,随着时间的推移变小。可能是非线性变化的。
如果 ...

记得当初仅是在工程上想了解下阻尼值而已, 没能考虑非线性这样复杂的事!
我想若想了解位移大小对阻尼值的影响, 或许可以分段多拟合几次吧
发表于 2013-1-24 19:21 | 显示全部楼层
学习中,谢谢 学习中,谢谢
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