1.一种基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，其特征在于，包括：步骤101，获取线性时不变结构在环境激励下多个传感器在一段时间内的时域振动响应信号 如下：其中， 表示维度为m×T的矩阵，m表示在所述线性时变结构上布置的振动传感器检测点个数，T表示时域的采样点个数，k＝1，2，…，T表示第k个采样时刻点；

步骤102，初始化每阶模态精度阈值α、当前阶模态贡献率阈值η以及最大迭代步数Jmax，令i＝1，假设初始残差矩阵Ei(t)＝X(t)，则步骤103，设置j＝1，抽取残差矩阵Ei(t)中任意一行作为初始第i主元步骤104，计算当前主元所对应的特征向量

步骤105，将 归一化：

步骤106，修正当前主元

步骤107，计算抽取的当前阶主元的精度： 判断是否 或j≥

Jmax，如果是， 并转向步骤108，否则j＝j+1转向步骤104；

步骤108，计算当前阶主元贡献量：

步骤109，更新残差矩阵Ei(t)： X(t)＝Ei(t)；

步骤110，定义当前阶主元的近似贡献率： 判断是否εi＞η，如果是，i＝i+1并返回步骤103，否则转向步骤111；

步骤111，得到满足需求的主元矩阵 以及线

性变换矩阵 其中n为步骤110步最终抽取的主元阶数；

步骤112，通过单自由度技术或傅里叶变换，由主元矩阵 得到模态固有频率，组成线性变换矩阵 则为各阶模态振型；

步骤113，采用模态置信参数(MAC)来定量评价振型识别的准确性，具体为：其中，是被识别的第i个模态振型， 代表真实的第i个模态振型，

和 分别代表 与 的转置， 代表两个向量的内积， 表示 和 的相似程度，如果其值越接近1，则模态振型识别准确性越高。

2.一种基于自迭代主元抽取的线性时不变结构三维工作模态参数识别方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，步骤如下：步骤201，将三维连续工程结构三个方向上的时域模态位移响应[Xthree(t)，Ythree(t)，Zthree(t)]T在模态坐标上表示为：其中， 为第c阶模态的X方向的分量，为第c阶模态的Y方向的分量，为第c阶模态的Z方向的分量；X，Y，Z三个方向的第c阶模态坐标响应均相同，为步骤202，对于连续的机械结构系统，以固定间隔被离散分割成m个可观测部分，每一部分安装一个三向位移传感器，对其位移响应进行测量，得到 且当m足够大时，离散化后的多自由度系统能充分表示连续的机械结构系统，则离散化后的多自由度系统在模态坐标近似表示为：其中，为第b阶模态的X方向的分量，为第b阶模态的Y方向的分量，为第b阶模态的Z方向的分量；X，Y，Z三个方向的第b阶模态坐标响应均相同，为步骤203，对实测的机械结构的三个方向的振动位移响应信号矩阵 以及

首先将其直接组装成整体的位移响应信号矩阵 则对整体的位移信号

矩阵直接建立自迭代主元抽取模型，其模态坐标可以表示为： 其中，

Um×n为n阶主要模态振型X方向上的分量，Vm×n为n阶主要模态振型Y方向上的分量，Om×n为n阶主要模态振型Z方向上的分量，n＜＜m，Qn×T为三个方向共同的n阶主要模态坐标响应；

步骤204，对 使用基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数

识别方法，得到三维模态振型 和模态坐标响应 最终可以通过Qn×T

使用傅里叶变化FFT或单自由度计数SDOF得到三维结构的固有频率。

3.一种基于滑动窗自迭代主元抽取的时变结构的工作模态参数识别方法，基于权利要求1所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，步骤如下：步骤301，将自由度线性时变振动结构系统在物理坐标系统中的运动方程表示为：其中，M(t)，C(t)和 分别表示随时间变化的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵，与此同时，它们受结构的影响而随时间发生变化； 表示外载荷的激励向量，和 分别表示加速度响应信号，速度响应信号和位移响应信号；

步骤302，根据“时间冻结”理论，时变离散多自由度系统在时间τ∈[tbegin，tend]内，它的质量，阻尼和刚度看作是“冻结”的，即是时不变的，因此，在物理坐标系中的动力学方程可表示为：其中，S′(τ)表示为当t＝τ时刻的时不变结构，S′表示一组有限多个线性时不变结构组成时变结构的集合；

步骤303，对于小阻尼结构，响应数据可以被分为有限多个部分，在第τ个部分，选取一定的窗口的长度，线性系统的模态坐标响应为：其中，Φ(τ)和Q(τ，t)分别表示第τ个窗口的模态振型矩阵和模态响应向量；

步骤304，当结构的每一阶模态固有频率ωi都不相等时，各阶模态振型之间满足正交性，各阶模态响应相互独立，如下：其中，Λ″代表对角矩阵，i表示第i阶模态，i′表示不与i相同阶的第i′阶模态， 表示τ时刻第i阶模态振型的转置， 表示τ时刻第i′阶模态振型；

步骤305，假设在一个很短的时间段内，时间被划分成有限段，在每一个时间段内，系统被认为是短时时不变的，从而利用基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，识别出该时间段的工作模态参数；然后窗口向右边滑动一格，计算下一个时间段内工作模态参数，以此类推，最后将每个时间段按照时间顺序排列起来，从而形成时变结构的模态参数，如下：其中，响应数据的限定记忆长度为L，m表示的是传感器的个数，T表示采样时间；

步骤306，对于采集到的振动结构的位移响应数据，其模态坐标表示如下：

其中， 表示振动结构的位移响应数据， 是模态振型矩阵，对于结

构系统， 是由模态振型向量 组成的，并代表了线性时变结构在L时间段内的统计平均模态振型， 表示模态坐标响应， 由模态响应函数 构成，并代表了线性时变系统在L时段内的统计平均模态响应，当系统的各阶的模态固有频率不相等时，各阶模态振型相互正交，各阶模态坐标响应相互独立，如下：线性时变结构在L时间段内的统计平均模态振型 近似估计求得时变结构在(k+(L-

1)/2)时刻的瞬间模态振型 同时，利用单自由度识别技术，近似估计求得在(k+(L-1)/2)时刻的瞬时模态频率ωi(k+(L-1)/2)；

步骤307，已知第k个时刻的数据窗口 在该数据窗口中建立自迭代主元抽

取模型，并求解自迭代主元抽取模型；依据工程需要设置精度阈值α，当前阶模态贡献量阈值η；依据自迭代主元抽取算法步骤逐一抽取所需主元矩阵 特征向量矩阵则 对应时刻k的模态响应 对应时刻k的模态振型矩阵 从而得到时刻k的模态参数；

步骤308，拟合各个时刻的模态参数，从而追踪结构的时变特性，得到线性时变结构的模态参数。

4.一种设备故障诊断与健康状态检测方法，其特征在于，基于权利要求1所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，步骤如下：步骤401，采集一组多通道响应数据；

步骤402，通过所需要的模态的贡献率设置当前模态贡献率的阈值；

步骤403，通过基于自迭代主元抽取的工作模态参数识别方法进行模态参数识别，所述工作模态参数包括模态固有频率和模态振型；

步骤404，根据测得的工作模态参数与被测设备故障前的模态参数进行比较，确定设备是否出现故障，以及故障所在位置。

5.一种基于自迭代主元抽取的工作模态参数识别装置，其特征在于，用于实现权利要求1所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法；包括控制模块、DSP模块、振动数据采集模块、存储模块、液晶显示模块、电源模块和控键与复位模块；所述控制模块和DSP模块运行在OMAP处理器上，所述控键与复位模块及存储模块运行在上位机上；所述控键与复位模块对系统的工作状态、通道控制、采集信号类型、采样频率以及系统边界报警条件进行参数设置，将参数指令传给所述控制模块，所述控制模块驱动所述振动数据采集模块对振动数据进行采集；所述DSP模块对采集的数据进行工作模态参数识别，将识别的结果在所述液晶显示模块上显示，并将采集的数据通过控制模块的设置上传至所述存储模块进行数据的分析与保存；所述电源模块与控制模块、DSP模块、振动数据采集模块、存储模块、液晶显示模块和控键与复位模块分别相连用于提供电源。

6.一种时不变梁一维工作模态参数识别的实验装置，其特征在于，基于权利要求1所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法，包括一根一端简支一端固支的金属梁、n个加速度传感器、数据采集卡、激振器或力锤及电脑终端；所述金属梁设置有n个等分点，其中每等分点上放置有一个加速度传感器，用于采集使用所述激振器或力锤对所述金属梁的某一点施加激励所产生的振动响应信号，所述数据采集卡与所述n个加速度传感器相连用于接收所述振动响应信号并发送给所述电脑终端存储，所述电脑终端包括一模态参数识别模块，所述模态参数识别模块基于电脑终端存储的振动响应信号使用所述基于自迭代主元抽取的线性时不变结构工作模态参数识别方法识别出金属梁的模态参数，并与梁的理论模态参数作对比以验证自迭代主元抽取算法的正确性。

7.一种时不变三维圆柱壳工作模态参数识别的实验装置，其特征在于，基于权利要求2所述的基于自迭代主元抽取的线性时不变结构三维工作模态参数识别方法，包括一个一端固支一端自由的三维薄壁金属圆柱壳、n个三向加速度传感器、数据采集卡、激振器或力锤及电脑终端；所述金属圆柱壳表面上均匀放置n个三向加速度传感器，用于采集使用所述力锤或激振器垂直于圆柱壳表面施加激励产生的三个方向的振动响应信号，所述数据采集卡与所述n个三向加速度传感器相连用于接收所述振动响应信号并发送给所述电脑终端存储，所述电脑终端包括一模态参数识别模块，所述模态参数识别模块基于电脑终端存储的振动响应信号使用所述基于自迭代主元抽取的线性时不变结构三维工作模态参数识别方法识别三维圆柱壳的模态参数，并与有限元分析或理论解相比较，验证基于自迭代主元抽取的三维工作模态参数识别方法的正确性。

8.一种时变梁工作模态参数识别的实验装置，其特征在于，基于权利要求3所述的基于滑动窗自迭代主元抽取的时变结构的工作模态参数识别方法，包括一根两端固支的金属梁、带有牵引线的金属滑块、小型电动机、n个加速度传感器、数据采集卡和电脑终端；所述金属梁设置有n个等分点，将等分点设置为测点，并于测点底部放置加速度传感器，所述金属滑块平放在所述金属梁上，使用小型电动机水平牵引金属滑块，通过移动梁上的金属滑块的滑动模拟时变梁的特征，通过加速度传感器采集金属梁的振动响应信号，所述数据采集卡与所述n个加速度传感器相连用于接收所述振动响应信号并发送给所述电脑终端存储，所述电脑终端包括一模态参数识别模块，所述模态参数识别模块基于电脑终端存储的振动响应信号使用基于滑动窗自迭代主元抽取的时变结构的工作模态参数识别方法识别时变梁的模态参数，并与有限元或理论值对比以验证滑动窗自迭代主元抽取算法的正确性。