振 动 与 冲 击
第 31卷第 15期 JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK Vol.31No.152012
基金项目:国家自然科学基金(60961003)
收稿日期:2011-04-14 修改稿收到日期:2012-01-11
第一作者 王建宏 男,博士,副教授,1980年生
线性回归模型中的递推辨识及其应用
王建宏
1
, 朱永红
1
,肖 绚
1
,唐得志
2
(1.景德镇陶瓷学院 机电学院,江西 景德镇 333403;2.南京航空航天大学 自动化学院,南京 210016)
摘 要:
因机械系统振动响应离散差分方程可以改写为关于结构模态参数的线性回归形式,对于此线性回归形式
中的结构模态参数的辨识问题可转化为系统辨识理论中线性回归模型的未知参数矢量的辨识估计问题。当系统对象在
白噪声激励下,常规的最小二乘辨识法可以给出参数估计的无偏估计。当系统对象在有色噪声作用下,在常规最小二乘
辨识法的基础上提出一种新的可分离迭代最小二乘辨识法。在缺乏关于噪声的统计先验信息,仅有噪声为未知但有界的
情况下,提出一种带死区的最小二乘辨识法,该辨识法不仅能给出未知参数矢量的一致性无偏估计,而且还能保证参数估
计值逐渐向真值靠拢,任何相邻两估计值之间的逼近程度远远小于噪声的上界。在有界噪声出现的情况下,该算法的鲁
棒性可以通过在参数修正方程中引入死区的方法来增强。最后用理论上的仿真算例和弹簧 -质量 -阻尼系统的振动响
应来验证两方法的有效性和可行性。
关键词:线性回归模型;递推辨识;机械振动;分离迭代递推;死区迭代递推
中图分类号:TP273 文献标识码:A
Applicationofrecursiveapproachinparametersidentificationoflinearregressionmodel
WANGJianhong
1
,ZHUYonghong
1
,XIAOXuan
1
,TANGDezhi
2
(1.SchoolofMechanicalandElectronicEngineering,JingdezhenCeramicInstitute,Jingdezhen333403,China;
2.CollegeofAutomationEngineer,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)
Abstract: A discretedifferenceequationcanbeadaptedintoalinearregressionmodelwithrespecttosome
structuralmodalparameters.Formodalparametersidentificationinthelinearregressionmodelofasystem excitedby
colorednoisesthecommonlyusedleastsquareidentificationmethodisnolongercapabletogiveunbiasedestimationsof
theunknownparameters.Inviewofthat,anewseparableiterativeleastsquareidentificationmethodwasproposedbased
onthecommonleastsquareidentificationmethod.Consideringthelackofanystatisticalinformationabouttheexciting
noiseandbasedontheassumptionoftheunknownbutboundnoise
,aleastsquaremethodwithdeadzonewasprovided.
Themethodcannotonlygivetheconsistedunbiasedestimationvalues,butalsoguaranteethattheiterativeestimation
valueswillapproachtothetrueones.Theapproximationdegreeofanytwoadjacentestimationsislessthantheupper
bound ofthenoise.Inthecircumstanceofthecolorednoiseemergence,thenew approachsrobustnesscanbe
strengthenedbyintroducingsomedeadzonesintheparameterrevisedequations.Finally,theefficiencyandfeasibilityof
theproposedstrategywereconfirmedbyasimulationexampleintheoryandverifiedbyusingsomerealvibrationresponse
dataofaspringmassdampingsystem.
Keywords:linearregressionmodel;recursiveidentification;mechanicalvibration;separableiterativerecursion;
deadzoneiterativerecursion
结构参数识别在机械系统中有着广泛的应用领
域
[1]
,它是解决飞机和导弹的抖动与颤振、柔性空间飞
行器的振动、桥梁和建筑物得风激振动等问题的基础。
结构参数识别不仅可为动力学系统的控制设计提供必
要的参数,还可用于结构早期损伤预测和结构完整性
监测。通过递推辨识获得较为准确的系统阻尼系数,
可实现飞行器颤振边界预测。结构参数识别在故障监
测、响应和载荷预测中同样有着重要的作用。将线性
回归模型中未知参数矢量的递推辨识应用于机械振动
响应方程的结构物理参数识别中。
文献[1]利用集员辨识算法辨识一个二阶系统中
的三个未知参数的思想,并未给出具体构造参数可行
集的多胞形方法。文献[2]对于线性时不变系统的未
知参数辨识采用集员辨识算法,给出了参数可行集的