纯模态试验：作动器/传感器优化配置的逐步消减法

"纯模态试验中的作动器/传感器优化配置 (2006年)，郭家拌、陈怀海、贺旭东，南京航空航天大学航空宇航学院" 这篇2006年的论文主要探讨了在纯模态试验中如何优化作动器（Actuators）和传感器（Sensors）的配置，以提高试验效率和准确性。作者基于有效独立法（Effective Independence, EfI）提出了一个逐步消减法（Successive Reduction Method），该方法特别适用于具有固定自由度的结构系统。 在纯模态试验中，目标是识别出结构的固有振动模式，即模态。模态分析对于理解和预测结构在动态载荷下的行为至关重要，特别是在航空航天工程中，这关系到飞行器的安全性和性能。论文指出，通过计算系统的模态动能，可以构建Fisher信息阵，这是一个描述系统信息量的矩阵。Fisher信息阵能够反映系统各自由度节点的敏感性。 优化过程的核心在于计算每个自由度节点的EfI值。EfI值代表了该节点对模态识别的贡献程度，数值越大，说明该节点对模态信息的贡献越大。在优化过程中，通过比较各节点的EfI值，选择贡献最小的作动器或传感器进行删除，以此逐步减少配置的数量，同时保持试验信息的完整性。 为了使优化过程更加直观和高效，作者将EfI值表示为矩阵形式，便于管理和操作。这种方法使得优化步骤清晰明了，有助于减少不必要的计算和试验时间，从而提高整个试验的效率。 论文通过一个包含20个自由度的离散悬臂梁模型的激振器布设优化实例，验证了所提出方法的有效性。这个案例研究证明了使用逐步消减法和EfI指标可以在减少设备数量的同时，仍然能够准确地获取结构的模态信息。 总结来说，这篇论文为纯模态试验提供了一种新的优化策略，即通过有效独立法和逐步消减法来合理配置作动器和传感器，以达到在有限资源下最大化试验效果的目的。这种方法对于工程实践中的结构动力学分析和模态测试具有重要的参考价值。