MATLAB环境下基于数据驱动的随机子空间(SSI-DATA)和协方差驱动的随机子空间(SSI-COV)的结构模态参数识别方法可用于土木航空航天机械等领域。 本品为程序已调通可直接运行。MATLAB 随机子空间识别SSI工具包功能说明概述本工具包面向实验模态分析EMA与运营模态分析OMA场景提供两条技术路线协方差驱动随机子空间识别SSI-COV数据驱动随机子空间识别SSI-DATA二者共用同一套后处理与可视化框架可在分钟级内完成从原始加速度时序到模态参数频率、阻尼比、振型以及不确定性评估的全流程分析。整套代码仅依赖 MATLAB 原生函数无第三方库支持 GNU Octave 兼容模式。核心能力多参考/单参考混合布设自动识别参考传感器与移动传感器支持分批试验数据融合。渐进式模型定阶基于稳定图Stabilization Diagram与复模态指示函数CMIF联合决策避免人工猜阶。自动化振型配对通过 Modal Assurance CriterionMAC矩阵实现测试-仿真或试验-试验间模态匹配。功率谱重构与动画在频域生成合成功率谱即时域生成楼层变形 GIF便于与有限元结果对比。内存友好采用分块 Hankel 矩阵与 QR 投影策略十万测点×小时级数据可在 8 GB 内存笔记本运行。技术路线数据预处理函数入口自动完成通道排序、均值去除、重采样与异常值剔除若提供采样频率 fs则自动计算 Nyquist 区间。特征矩阵构造- SSI-COV调用blockhankel生成协方差 Hankel 矩阵支持任意时滞 s≥ceil(order/ns)。- SSI-DATA直接对原始时序做 QR 分解得到投影矩阵避免显式形成超大 Hankel 矩阵。系统矩阵提取通过奇异值分解SVD与平衡实现逐阶截断获得观测矩阵 O 与可控矩阵 C再反向求解 A、C、G、R0。模态分解modalparams对离散系统矩阵做特征值分解自动去除数值复共轭按频率升序输出。稳定图生成plotstab以 CMIF 第一奇异值作为背景逐阶比较相邻阶次的频率、阻尼、MAC 偏差符合阈值则标记为稳定极点。振型对比与动画macmatrix计算测试-仿真振型间的 MAC 值animateBuildingModes生成 60 fps 的侧移 GIF便于 PPT 汇报。使用范式% 单批次 OMA 分析Y load(‘bridge_ambient.mat’); % 通道×样本 矩阵fs 100;[A, C, G, R0] ssicov(Y, 60, 120); % 最大阶数 60时滞 120MATLAB环境下基于数据驱动的随机子空间(SSI-DATA)和协方差驱动的随机子空间(SSI-COV)的结构模态参数识别方法可用于土木航空航天机械等领域。 本品为程序已调通可直接运行。[IDs] plotstab(A, C, Y, 1/fs); % 交互选阶[fn, zeta, Phi] modalparams(A, C, 1/fs);plotBuildingModes(Phi{8}(:,IDs{8}));% 多批次混合参考Y(1).ref refday1; Y(1).mov movday1;Y(2).ref refday2; Y(2).mov movday2;[A, C] ssicovref(Y, 60, 120);性能指标计算复杂度O(ns 3·s·nt) 降至 O(ns 3·s 2)投影后。定阶稳定性在 0.1 % 频率误差、2 % 阻尼误差、MAC≥0.98 条件下对 4 层剪切框架仿真案例稳定极点捕获率 ≥ 98 %。内存占用1 k 通道×100 k 样本数据集SSI-DATA 峰值内存 6 GB。扩展与定制支持用户自定义稳定准则通过plotstab的 err 向量传入。支持自定义窗函数在cmif与plotstab中传入 win 参数即可。支持批量 Monte-Carlo循环调用ssicov/ssidata与modalparams可得到频率-阻尼不确定性云图。注意事项通道数应 ≤ 时间序列长度/10以保证 Hankel 矩阵行秩充足。若结构含密集模态间隔 0.1 Hz建议 s≥2·order 并配合 CMIF 峰值预选手动选阶。动画函数默认输出 GIF若帧数过多请下调 fps 或缩短时长避免文件膨胀。版本与授权当前版本 v1.0采用 MIT 许可证允许商用二次开发如需嵌入硬件在线监测请自行替换 SVD 为增量式算法以降低延迟。