Time-variant frequency response function for analysis of time-varying mechanical systems

• Autorzy: Dziedziech K.

Identyfikatory

DOI

10.7494/mech.2015.34.2.29

Warianty tytułu

PL

Czasowo-zależna widmowa funkcja przejścia dla czasowo-zależnych systemów mechanicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

System Identification is an important and often complex process in many areas of engineering. This process is not easy when the parameters of the analyzed system vary with time. In such cases, classical methods fail to properly identify the parameters. The work demonstrated in this paper deals with the identification of natural frequencies in time-variant systems. The paper presents the application of the Time-Variant Frequency Response Function for this analysis. The calculation procedure requires division of the output spectrum by the input spectrum, which often leads to division by close-to-zero values; this leads to infinite (or undefined) values of the resulting transfer function. Additional processing is required for interpretation. The major focus and challenge relate to the ridge extraction of the above time-frequency characteristics. The methods presented in the paper are illustrated using an experimental multi-degree-of-freedom system. The results show that the proposed method correctly captures the dynamics of the analyzed time-variant systems.

PL

Identyfikacja układów mechanicznych jest bardzo ważnym oraz często skomplikowanym zadaniem w wielu dziedzinach inżynierii Zadanie to jest szczególnie trudne w przypadku, gdy dotyczy ono układów mechanicznych czasowo--zależnych. W takich przypadkach klasyczne metody oparte na analizach uniezależnionych od czasu zawodzą. Artykuł przedstawia identyfikację częstotliwości własnych układu mechanicznego czasowo-zależnego oraz zastosowanie czasowo-zależnej widmowej funkcji przejścia dla analizy tego typu. Wyznaczenie tej funkcji wymaga podzielenia czasowo-zależnego widma odpowiedzi przez widmo wymuszenia, które często prowadzi do dzielenia przez wartości bliskie zeru, a to prowadzi do bardzo dużych wartości wynikowej funkcji Dodatkowe przetwarzanie sygnałów jest wymagane do dalszej interpretacji Głównym celem tego artykułu jest estymacja grzbietów czasowo-zależnej widmowej funkcji przejścia. Metoda ta jest przedstawiona w artykule przy użyciu danych eksperymentalnych z systemu o wielu stopniach swobody. Otrzymane wyniki pokazują, że dzięki tej metodzie można poprawnie przedstawić dynamikę czasowo-zależnego układu mechanicznego.

Słowa kluczowe

EN

system identification; time-variant systems; natural frequency; wavelet analysis; Crazy Climbers algorithm

PL

identyfikacja układów mechanicznych; układy czasowo-zależne; częstotliwości własne; analiza falkowa; algorytm Crazy Climbers

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics and Control
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 34, no. 2
• Strony: 29--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Dziedziech K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Robotics and Mechatronics, Krakow, Poland

Bibliografia

• 1. Butt E, Omenzetter P., 2011, Long term seismic response monitoring and finite element modeling of a concrete building considering soil flexibility and non-structural components. SPIE Smart Structures and Materials + Nondestructive Evaluation and Health Monitoring, San Diego, USA. International Society for Optics and Photonics.
• 2. Carmona R., Hwang W.L., Torresani B., 1998, Practical time--frequency analysis: Gabor and wavelet transforms with an implementation in s. wavelet analysis and its applications. Vol. 9. Academic Press, San Diego.
• 3. Cohen L., 1995, Time-frequency analysis. Prentice Hall PTR, New Jersey.
• 4. Dziedziech K., Staszewski W.J., Uhl T., 2014, Wavelet-based frequency response function - comparative study of input excitation. Shock and Vibration 2014, Article ID 502762, doi:10.1155/2014/502762.
• 5. Dziedziech K., Staszewski W.J., Uhl T, 2015, Wavelet-based modal analysis for time-variant systems. Mechanical Systems and Signal Processing 50, 323-337.
• 6. Memari AM., Aghakouchak A.A, Ashtiany M.G., Tiv M., 1999, Full-scale dynamic testing of a steel frame building during construction. Engineering Structures 21(12), 1115-1127.
• 7. Nagarajaiah S., Basu B., 2009, Output only modal identification and structural damage detection using time frequency & wavelet techniques. Earthquake Engineering and Engineering Vibration 8(4), 583-605.