modalfrf
频率特性函数进行模态分析
语法
描述
modalfrf (___)
没有输出参数块在当前图的频率响应函数。故事情节是有限的前四个激励,和四个反应。
例子
锤击激励的频率特性函数
对于可视化的频率特性函数输入/锤激发。
加载数据文件,其中包含:
Xhammer
输入激励信号组成的五个锤打击定期交付。Yhammer
响应系统的输入。Yhammer
测量位移。
在4千赫采样的信号。情节激励和输出信号。
负载modaldata次要情节(2,1,1)情节(tham, Xhammer (:)) ylabel (“力(N)”次要情节(2,1,2)情节(tham, Yhammer (:)) ylabel (“位移(m)”)包含(“时间(s)”)
计算和显示频率特性函数。使用矩形窗窗的信号。指定的窗口覆盖锤打击之间的时期。
clf winlen =大小(Xhammer, 1);modalfrf (Xhammer (:), Yhammer (:), fs, winlen,“传感器”,“说”)
天线系统频率特性函数
计算两个输入和两个输出系统的频率特性函数随机噪声而兴奋不已。
加载一个文件,其中包含的数据Xrand
,输入激励信号Yrand
,系统响应。计算频率特性函数使用一个5000 -样损害窗口和50%重叠相邻的数据段。指定输出测量位移。
负载modaldatawinlen = 5000;频= modalfrf (Xrand Yrand fs,损害(winlen), 0.5 * winlen,“传感器”,“说”);
使用的绘图功能modalfrf
可视化的反应。
modalfrf (Xrand Yrand fs,损害(winlen), 0.5 * winlen,“传感器”,“说”)
频率特性的函数的输出系统
估计对于一个简单的单输入/系统频率特性函数和比较它的定义。
一维离散振动系统由一个单位质量, 附在墙上,弹簧的弹性常数 。一个传感器样品质量的位移 赫兹。质量阻尼阻碍的运动通过施加一个力与速度成正比,与阻尼常数 。
产生3000次样本。定义采样间隔 。
Fs = 1;dt = 1 / f;N = 3000;t = dt * (0: n - 1);b = 0.01;
系统状态空间模型可以描述的
在哪里 状态向量, 和 分别的位移和速度,质量, 是驱动力, 是测量的输出。了状态矩阵
是 身份,和连续时间状态空间矩阵
Ac = [0 1; 1 - b];一个= expm (Ac * dt);公元前= [0,1];Ac \ B =(。(2)公元前*;C = 0 [1];D = 0;
质量是由随机输入第一2000秒然后离开回到休息。用状态方程模型计算的时间演化系统从一个零初始状态。情节的位移作为时间的函数。
rng默认的u = randn (1, N) / 2;u(2001:结束)= 0;y = 0;x = (0, 0);为k = 1: N y (k) = x + D C * * u (k);x = x + B * * u (k);结束情节(t, y)
估计系统的模态频率特性函数。使用损害窗口一半只要测量信号。指定输出质量的位移。
风=损害(N / 2);润扬悬索桥[f] = modalfrf (u ' y ', Fs,风,“传感器”,“说”);
一个离散时间系统的频率特性函数可以表示为时域的z变换系统的传递函数,评价单位圆。比较modalfrf
估计的定义。
[b] = ss2tf (a, b, C, D);nfs = 2048;fz = 0:1 / nfs: 1/2-1 / nfs;z = exp (2 j *π* fz);ztf = polyval (b, z)。/ polyval (a, z);情节(f, 20 * log10 (abs(降维)))在情节(fz * Fs, 20 * log10 (abs (ztf)))从网格ylim (40 [-60])
估计固有频率和振型的阻尼比。
博士(fn) = modalfit(润扬悬索桥,f, f, 1“FitMethod”,“页”)
fn = 0.1593
博士= 0.0043
比较的固有频率 ,这是无阻尼系统的理论价值。
西奥= 1 /(2 *π)
西奥= 0.1592
双体振荡器的模态参数
估计频率特性函数和模态参数的一个简单的多输入/多输出系统。
一个理想的一维振动系统由两种质量, 和 ,在两堵墙之间。单位是这样 和 。每个质量是附加到最近的墙由一个弹簧弹性常数 。一个相同的弹簧连接两个群众。三种阻尼器阻碍运动的群众对他们施加力量与速度成正比,与阻尼常数 。传感器样品 和 ,群众的位移 赫兹。
产生30000次样本,相当于600秒。定义采样间隔 。
Fs = 50;dt = 1 / f;N = 30000;t = dt * (0: n - 1);
系统状态空间模型可以描述的
在哪里 状态向量, 和 分别的位置和速度 th质量, 是向量的输入驱动力, 是输出向量。了状态矩阵
是 身份,和连续时间状态空间矩阵
集 , , 。
k = 400;b = 0.1;m = 1/10;Ac = [0 1 0 0; 2 * 2 k * b k b; 0 0 0 1; k k / m / m b / m 2 * 2 * b / m];一个= expm (Ac * dt);公元前= [0 0;1 0;0 0,0 1 / m];Ac \ B =(。(4)公元前*;C = [1 0 0 0, 0 0 0 1);D = 0 (2);
群众是由随机输入整个测量。用状态方程模型计算的时间演化系统从一个零初始状态。
rng默认的u = randn (2 N);y = (0, 0);x = (0, 0, 0, 0);为kk = 1: N y (:, kk) = C * x + D * u (:, kk);x = x + B * * u (:, kk);结束
使用输入和输出数据来估计系统的传递函数作为频率的函数。使用15000 -样本损害窗口9000个样本的重叠相邻段。指定输出位移测量。
风=损害(15000);小说= 9000;润扬悬索桥[f] = modalfrf (u ' y ', Fs,风,小说,“传感器”,“说”);
计算理论传递函数作为时域的z变换传递函数,评价单位圆。
nfs = 2048;fz = 0:1 / nfs: 1/2-1 / nfs;z = exp (2 j *π* fz);(b1, a1) = ss2tf (A, B, C, D, 1);(b2 a2) = ss2tf (A, B, C, D, 2);频(1:1)= polyval (b1 (1:), z)。/ polyval (a1, z);频(1:2)= polyval (b1 (2:), z)。/ polyval (a1, z);频(2:1)= polyval (b2 (1:), z)。/ polyval (a2, z);频(2:2)= polyval (b2 (2:), z)。/ polyval (a2, z);
估计和叠加理论预测的阴谋。
为jk = 1:2为kj = 1:2次要情节(2,2,2 * (jk-1) + kj)图(20 * log10 (abs(润扬悬索桥(kj jk:,))))在情节(fz * Fs, 20 * log10 (abs(润扬悬索桥(jk: kj))))从轴([0 f / 2 -100 0])标题(sprintf (“输入% d、输出% d '、jk kj))结束结束
情节估计使用的语法modalfrf
没有输出参数。
图modalfrf (u ' y ', Fs,风,小说,“传感器”,“说”)
估计固有频率、阻尼比和模式系统的形状。使用peak-picking方法计算。
(fn,博士、女士)= modalfit(润扬悬索桥,f, f 2“FitMethod”,“页”);fn
fn = fn (:: 1) = 3.8466 3.8466 3.8495 3.8495 fn (:,: 2) = 3.8492 3.8490 3.8552 14.4684
比较无阻尼的固有频率的理论预测系统。
无阻尼=√eig [2 * k - k, k - k / m 2 * / m))) / 2π
无阻尼=2×13.8470 - 14.4259
频率特性函数使用子空间方法
计算两个输入的频率特性函数/ six-output数据集对应一个钢架。
加载包含输入激励和输出的结构加速度计测量。系统抽样的1024 Hz约3.9秒。
负载modaldataSteelFrameX = SteelFrame.Input;Y = SteelFrame.Output;fs = SteelFrame.Fs;
使用子空间方法来计算频率特性的功能。输入和输出信号划分为不重叠的,1000 -样本段。窗口每一段用一个矩形窗口。指定一个模型的36。
润扬悬索桥[f] = modalfrf (X, Y, fs, 1000,“估计”,“子”,“秩序”、36);
可视化系统的稳定图。确定15物理模式。
modalsd(润扬悬索桥,f, f,“MaxModes”15)
输入参数
x
- - - - - -激励信号
向量|矩阵
激励信号,指定为一个向量或矩阵。
数据类型:单
|双
y
- - - - - -响应信号
向量|矩阵
响应信号,指定为一个向量或矩阵。
数据类型:单
|双
fs
- - - - - -采样率
积极的标量
采样率,指定为一个积极的标量用赫兹。
数据类型:单
|双
noverlap
- - - - - -样本数量的重叠
0(默认)|正整数
sys
- - - - - -识别系统
模型与参数识别
确定系统指定为一个模型,确定参数。使用估计命令等党卫军
(系统辨识工具箱),n4sid
(系统辨识工具箱),或特遣部队
(系统辨识工具箱)创建sys
从时域输入和输出信号。看到确定模型的模态分析了一个例子。语法使用sys
通常需要更少的数据比使用非参数方法的语法。你必须有一个系统辨识工具箱许可使用这个输入参数。
例子:ids ([0.5418 0.8373; -0.8373 - 0.5334], [0.4852, 0.8373], [1 0], 0 (0, 0), (0, 0), 1)
生成一个对应于一个单位质量状态空间模型确定附加到一堵墙单元弹性常数的春天和阻尼常数为0.01。质量是采样的位移在1赫兹。
例子:idtf ([0 0.4582 - 0.4566), -1.0752 - 0.99 [1], 1)
生成一个确定的传输函数模型对应于一个单位质量附加到一堵墙单元弹性常数的春天和阻尼常数为0.01。质量是采样的位移在1赫兹。
f
- - - - - -频率
向量
赫兹频率,指定为一个向量。
数据类型:单
|双
名称-值参数
指定可选的双参数作为Name1 = Value1,…,以=家
,在那里的名字
参数名称和吗价值
相应的价值。名称-值参数必须出现在其他参数,但对的顺序无关紧要。
R2021a之前,用逗号来分隔每一个名称和值,并附上的名字
在报价。
例子:“传感器”、“或者”,“是”,“标题”
指定的输入信号由速度测量和选择是H1的估计量。
估计量
- - - - - -估计量
“标题”
(默认)|“氢气”
|“高压”
|“子”
直通的
- - - - - -状态空间模型中存在的引线
假
(默认)|真正的
状态空间模型中存在的引线,指定为一个逻辑值。这个论点是可用的前提“估计”
被指定为“子”
。
数据类型:逻辑
测量
- - - - - -测量配置
“固定”
(默认)|“rovinginput”
|“rovingoutput”
测量配置相同数量的激励和响应渠道,指定为“固定”
,“rovinginput”
,或“rovingoutput”
。
使用
“固定”
当激励源和传感器系统的固定地点。激励有助于每一反应。使用
“rovinginput”
当从粗纱激发(或测量结果粗纱锤)测试。一个传感器系统的保持在一个固定的位置。一个激励源放置在多个位置和产生一个传感器响应/位置。函数的输出频(:,:我)= modalfrf (x (:, i), y(我):,)
。使用
“rovingoutput”
当从一个测量结果粗纱传感器测试。一个激励源系统的保持在一个固定的位置。一个传感器被放置在多个位置和响应每个位置一个激励。函数的输出频(:,i) = modalfrf (x (:, i), y(我):,)
。
订单
- - - - - -订单状态空间模型
1:10
(默认)|整数|行向量的整数
订单状态空间模型,指定为一个整数或行向量的整数。如果你指定一个整数向量,那么该函数选择一个最优值指定范围。这个论点是可用的前提“估计”
被指定为“子”
。
数据类型:单
|双
传感器
- - - - - -传感器类型
acc的
(默认)|“说”
|”或者“
传感器类型,指定为acc的
,”或者“
,或“说”
。
acc的
——指定系统的响应信号与加速度成正比。”或者“
——指定系统的响应信号与速度成比例。“说”
——指定系统的响应信号与位移成正比。
modalfrf
总输出频率特性函数动态灵活性(敏感性)格式无关的传感器类型。
例如:无阻尼谐振子
一个简单的无阻尼谐振子的运动单位质量和弹性常数的采样率 由传递函数描述
,
分子的大小取决于测量:
位移:
速度:
加速度:
计算三种可能的系统响应传感器的频率特性函数类型。使用一个示例2赫兹和30000个白噪声样本作为输入。
fs = 2;dt = 1 / f;N = 30000;u = randn (N, 1);ydis =过滤器((1-cos (dt)) * (0 1 1), (2 * cos (dt) 1), u);[frfd, fd] = modalfrf (u, ydis fs,损害(N / 2),传感器=“说”);yvel =过滤器(罪(dt) * (0 1 1), (2 * cos (dt) 1), u);(frfv阵线)= modalfrf (u, yvel fs,损害(N / 2),传感器=”或者“);yacc =过滤器([1 - (1 + cos (dt))因为(dt)], [1 2 * cos (dt) 1], u);[frfa, fa] = modalfrf (u, yacc fs,损害(N / 2),传感器=“acc”);重对数(fd、abs (frfd)阵线、abs (frfv),英足总,abs (frfa))网格传奇([“说””或者““acc”),位置=“最佳”)
在所有情况下,生成的频率特性函数的格式对应位移。速度和加速度测量第一和第二次衍生品,分别的位移测量。范围的频率特性函数是等价系统的固有频率。远离固有频率,频率特性的功能有所不同。
输出参数
降维
- - - - - -频率特性函数
矩阵向量| |三维数组
频率特性函数,返回为一个向量,矩阵,或三维数组。降维
有大小p——- - - - - -米——- - - - - -n,在那里p是频率垃圾箱的数量,米反应的数量,n是激励信号的数量。
modalfrf
总输出频率特性函数动态灵活性(敏感性)格式无关的传感器类型。
f
——频率
向量
频率,作为一个向量返回。
寇
——多个相干矩阵
矩阵
多个相干矩阵,作为一个矩阵返回。寇
有一个列每个响应信号。
引用
[1]“动态刚度、合规、移动性和更多…”年代我e米en年代,l一个年代t米od我f我ed 2019,https://community.sw.siemens.com/s/article/dynamic-stiffness-compliance-mobility-and-more。
[2]布兰德,安德斯。噪音和振动分析:信号分析和实验过程。英国奇切斯特:约翰威利& Sons, 2011。
[3]欧文,汤姆。“介绍频率响应函数,Vibrationdata, 2000年,https://vibrationdata.com/tutorials2/frf.pdf。
[4]Vold,哈佛,约翰·克罗利和g·托马斯Rocklin。“估计频率响应函数的新方法。”声音和振动。18卷,1984年11月,品种马非常页。
版本历史
另请参阅
modalfit
|modalsd
|n4sid
(系统辨识工具箱)|tfestimate
主题
- 确定模型的模态分析
- 系统识别的概述(系统辨识工具箱)
- 系统识别工作流(系统辨识工具箱)
- 金宝app支持连续和离散时间模型(系统辨识工具箱)
MATLAB命令
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