振动信号试验时域模态分析曲线拟合问题

teddyll

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

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！

yghit08

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！

teddyll

yghit08 发表于 2013-1-18 20:40

                               
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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 ...

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！：）

yghit08

teddyll 发表于 2013-1-18 21:07

                               
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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。

teddyll

yghit08 发表于 2013-1-18 21:12

                               
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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···

yghit08

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！

teddyll

yghit08 发表于 2013-1-18 21:37

                               
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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~

yghit08

结构动力学的书也看看吧！！

teddyll

yghit08 发表于 2013-1-18 21:43

                               
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结构动力学的书也看看吧！！

好的！明白了~

ChaChing

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

mxlzhenzhu

好吧，慢慢学习；

teddyll

ChaChing 发表于 2013-1-18 22:02

                               
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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！

zswseu

ChaChing 发表于 2013-1-18 22:02

                               
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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？

ChaChing

zswseu 发表于 2013-1-22 08:14

                               
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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

大学

学习中，谢谢 学习中，谢谢