张勇 侯之超

摘要： 刚体惯性参数直接影响系统的动力学行为，因而在系统动力学分析和振动控制等方面具有重要意义。从理想无约束刚体动力学出发，分析了6阶刚体模态振型元素的特点，基于模态模型方法推导出刚体惯性参数与刚体模态振型元素之间的显式关系，并应用空间几何投影关系进行了阐释。在此基础上，利用这组表达式对由模态实验测得的可能存在误差的刚体模态振型元素进行修正，以改进模态模型法识别惯性参数的精度。应用结果显示了方法的有效性与辨识精度。关键词： 参数辨识； 惯性参数； 模态分析

中图分类号： TH113.1文献标志码： A文章编号： 1004-4523（2016）03-0436-08

DOI：10.16385/j.cnki.issn.10044523.2016.03.009

引言

刚体惯性参数包括质量、质心位置以及惯性张量各元素在内的10个参数。Schedlinski等[1]总结了迄今发展的各种辨识方法，并依据各方法所采用动力学方程的不同而将其划分为静态法和动态法。其中，静态法通常只能得到质量和质心位置。Almeida等[23]将动态法分为时域法和频域法。以三线摆为代表的摆振法，是工程应用中常用而有效的一种时域方法。侯之超[4]等引入配重和坐标变换，提高了三线摆方法的辨识精度与效率。上官文斌[5]等将被测刚体通过万向节固定在扭摆上，使被测物体的质心落在扭摆轴线上，减轻了测量的劳动强度。不过，三线摆方法在辨识大型复杂结构时，需要多次调整姿态，劳动强度较大，对于易变形的结构也不适用。

频域法中剩余惯量法（Inertia Restraint Method，IRM）已商业化[6]，其基本思想是将刚体用弹性元件支撑或悬吊以达到近似自由状态，应用实测得到的系统最高阶刚体模态与第一阶弹性体模态之间一段平直的频响函数来辨识惯性参数。……