运行模态分析是获取结构动力学特性的重要方法,由于其具有操作简单快捷、试验费用低等诸多优点,已逐步成为航空航天、汽车等产品研制、定型、使用和维护过程中不可或缺的手段。获取准确的结构模态参数是运行模态分析技术的核心目标。然而,在模态参数识别过程中,一方面由于模型阶次过估计而产生的计算极点及测量噪声引入的噪声极点对最终模态参数的确定产生了极大的干扰;另一方面采用人工参与定阶及模态拾取的方式不仅费时费力,对操作人员相关专业技能要求较高,且易受主观因素影响,使得最终识别结果准确性低,可靠性差。为解决上述问题,本文提出一种基于随机子空间法的模态参数自动识别算法。首先,本文以5自由度质量-弹簧-阻尼系统及矩形平板为例,结合传统稳态图法及频域分解法对数据驱动的随机子空间法(Data-SSI)、协方差驱动的随机子空间法(Cov-SSI)、联合随机子空间法(Comb-SSI)识别所得结果从固有频率、阻尼比、振型及计算效率四个角度进行对比分析。结果表明:上述三种随机子空间法均能准确识别5自由度质量-弹簧-阻尼系统及矩形平板的固有频率、阻尼比及振型,且识别结果具有较高的一致性;在计算效率方面,Cov-SSI法最快,Comb-SSI法次之,Data-SSI法最慢。该结论可为实际结构原始极点获取方法的合理选取提供理论依据。随后,为进一步获取结构的物理模态特性,本文提出一种基于重构汉克尔矩阵的虚假极点剔除法,并将其应用至已识别得到的5自由度质量-弹簧-阻尼系统及矩形平板的原始极点中,通过对比采用传统稳态图法所获取的有关结果,可知:基于重构汉克尔矩阵的虚假极点剔除法可以有效剔除绝大部分计算极点及噪声极点,且剔除效果优于传统稳态图法。最后,本文建立一种基于谱系聚类的模态参数自动识别算法,并利用该算法获取5自由度质量-弹簧-阻尼系统及矩形平板的模态参数,对比仿真系统的理论值及B&K OMA软件识别所得结果可知:基于谱系聚类的模态参数自动识别算法可以较为准确地拾取上述两模型的物理模态参数。进而,对具有重根模态的某汽车制动盘进行运行模态试验,并将该算法应用至其响应数据中,并将获取的物理模态参数与B&K OMA软件识别所得结果进行对比,可知:基于随机子空间法的模态参数自动识别算法可以较为准确地识别制动盘前九阶模态参数。该算法可识别重根模态,适用于重根模态类结构。