随着航空航天器应用的不断拓展,时不变假设越来越难以满足实际工程结构的分析与设计要求,考虑工程结构的时变特性变得越来越重要。另外,主要基于压电式加速度传感器的传统的结构动力学测量手段也越来越难以满足航天器结构实时健康监测和模态参数在线辨识的需求。光纤布拉格光栅传感器相对于传统加速度传感器具有体积小、质量轻、可复用、不易受电磁干扰等特点,使其能够很好地适应航天器结构的在线测量和监测。本文研究了基于光纤布拉格光栅传感器测量的时变结构动力学实验方法和模态参数辨识方法,主要工作内容如下:(一)对光纤布拉格光栅(FBG)传感器在国内外的研究和应用现状、应变模态分析的研究现状、时变结构模态参数辨识的基本方法进行了综述,为进一步展开基于光纤布拉格光栅传感器测量的时变结构模态参数辨识研究提供了基础。(二)从位移模态引出应变模态的基本概念,推导了应变模态模型,讨论了应变模态振型之间的正交性、应变频响函数矩阵及其特点,总结了应变模态分析的基本理论,为基于应变响应的时变结构模态参数辨识和实验验证提供了理论依据。(三)提出了一种基于支持向量机(SVM)的时变系统模态参数辨识方法,并通过数值算例进行验证。基于支持向量机方法,采用参数化的时间相关自回归模型,得出基于支持向量机的模态参数估计的数学模型,然后用数值算例对该方法进行了验证。(四)介绍了光纤布拉格光栅传感器的工作原理、基本技术指标及光纤布拉格光栅传感技术,通过基于有限元模型的预实验分析,确定实验件的设计参数和指标,设计并实现了基于光纤布拉格光栅传感器测量的时变充液筒实验系统。(五)通过时变充液筒实验和“特征冻结”的参考实验,得到时变实验数据和参考实验数据。首先得到参考实验的辨识结果,再分别采用泛函序列向量时间相关自回归滑动平均(FS-VTARMA)方法以及基于单参考点的支持向量机时间相关自回归(SVM-TAR)方法和泛函序列时间相关自回归(FS-TAR)方法对时变实验数据进行辨识。通过对比参考实验和时变实验结果,验证了本文提出的基于FBG传感器测量的时变结构模态参数辨识方法。