[发明专利]一种用于提高非线性颤振可靠度振动计算精度与计算效率的数据处理方法

说明书

本发明涉及一种用于提高非线性颤振可靠度振动计算精度与计算效率的数据处理方法，其特征在于，包括如下步骤：根据刚体运动学和小角度近似来计算结构模型的误差传播，利用齐次坐标变换对结构模型进行运动学分析，推导出空间误差模型,对结构模型的精度进行全局敏感性分析,最后采用乘法降维法来降低计算的复杂性，最终得到影响结构模型精度的关键误差项。适用于大跨度钢箱梁、高精度数控机床、飞行器具震颤模型等工程领域，也适用于数据压缩、数据探索以及数据可视化等音视频的处理。本发明有效解决了在工程实践中采集到的数据点很多，但是它们散布在一个庞大高维空间中，存在大量数据无关或冗余变量的观测值，在特征提取、数据关联等处理上存在的计算精度与计算效率低的问题，可有效实现数据的快速、精确处理。

技术领域

本发明涉及一种用于提高非线性颤振可靠度振动计算精度与计算效率的数据处理方法，更具体地尤其涉及一种工程实践中对采集到的数据进行有效处理的数据处理方法。

背景技术

随着大跨度桥梁、高精度数控机床、大型飞行器具的广泛应用，在振动研究、动力可靠度研究、加工精度、模态预估等方面越来越受到重视。然而，随着对动态预测、颤振后状态评估的要求越来越高，在数据处理方面面临最突出的两个问题便是计算效率与计算精度的问题，如何有效解决这个问题一直是大工程领域长期面临的严峻问题。本发明从全局敏感性分析入手，对数据进行最大化的优化处理。同时，针对全局敏感性分析模型运算量较大的问题，提出采用乘法降维法来降低计算的复杂性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于提高非线性颤振可靠度振动计算精度与计算效率的数据处理方法，可解决由于数据处理量大带来的计算效率与计算精度不高的问题。

实现本发明目的所采用的技术方案包括如下步骤：利用刚体运动学和小角度近似来计算结构模型的误差传播、利用齐次坐标变换对结构模型进行运动学分析，推导出空间误差模型、对结构模型的精度进行全局敏感性分析、采用乘法降维法来降低计算的复杂性。

所述误差模型建立步骤，本发明采用常规的齐次变换矩阵、刚体运动学以及对不精确链接和运动副的小角度近似来预测模型的实际位移。实际位移可以通过传递矩阵和误差矩阵相乘的方式从参考坐标系依次得到模型所在坐标系。其坐标系变换矩阵可以表示为，

所述误差误差传递步骤，误差传递矩阵可依据具体的数据采集维度进行计算，误差传递矩阵为：

所述敏感性分析步骤，为了对模型的误差项进行全局敏感性分析，本发明定义以下两个期望函数：

其中，x_-i代表n-1项元素的子向量，包含了除了x_i以外X向量中所有误差成分。x_-ij则代表了除了x_i和x_j以外的其他所有误差成分；

根据上式所定义的条件期望，输出空间误差的方差分解函数可以表达为，

其中，μ_Y＝E_X[Y]是整体空间误差的期望。

上述函数的均值均为0，并且如果X_i独立，那么这些函数是正交的。依赖于这两个性质，整体误差函数Y(X)可以被分解为一系列函数之和：

然后，Y的总方差可以分解为：

其中，V_i＝E_i[Y_i²(X_i)]，