Abstract Model reduction is a relevant subject within the field of rotordynamics since low order models are fundamental for control strategies design and implementation, health monitoring, behavior prediction, Fault Detection and Identification (FDI) and stochastic analyses. In this context, this article proposes a complete review of three widely used reduction methods: static or Guyan technique, the System Equivalent Reduction Expansion Process (SEREP) and the modified SEREP. Regarding SEREP, a new approach is presented in which right and left eigenvectors from the undamped original system (with mass and stiffness matrices not symmetric) are used to transform all original system dynamic matrices. To modified SEREP (that contemplates all original system characteristics, including frequency dependent damping and gyroscopic effect) an extraction from the reduced state-space representation is achieved to build rotor and bearings reduced dynamic matrices with physical interpretability. A set of practical recommendations is presented, highlighting key aspects to increase reduction success chances. The methods are applied to two different rotors and results show satisfactory agreement between reduced and complete model responses when analyzing Frequency Response Functions (FRFs) and Campbell diagrams. The computational costs of processing each reduced model and running common rotordynamic analyses with reduced and complete models are compared.

中文翻译：

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应用于旋转机器的状态空间表示的模型缩减和动态矩阵提取

摘要 模型简化是转子动力学领域的一个相关主题，因为低阶模型是控制策略设计和实施、健康监测、行为预测、故障检测和识别 (FDI) 以及随机分析的基础。在此背景下，本文提出了对三种广泛使用的缩减方法的完整回顾：静态或Guyan 技术、系统等效缩减扩展过程 (SEREP) 和修改后的 SEREP。关于 SEREP，提出了一种新方法，其中使用来自无阻尼原始系统（质量和刚度矩阵不对称）的左右特征向量来转换所有原始系统动态矩阵。修改 SEREP（考虑所有原始系统特性，包括频率相关阻尼和陀螺效应）从简化的状态空间表示中提取，以构建具有物理可解释性的转子和轴承简化动态矩阵。提出了一套实用的建议，强调了增加减排成功机会的关键方面。这些方法应用于两个不同的转子，结果显示在分析频率响应函数 (FRF) 和坎贝尔图时，简化模型响应和完整模型响应之间具有令人满意的一致性。比较了处理每个简化模型和使用简化模型和完整模型运行通用转子动力学分析的计算成本。提出了一套实用的建议，强调了增加减排成功机会的关键方面。这些方法应用于两个不同的转子，结果显示在分析频率响应函数 (FRF) 和坎贝尔图时，简化模型响应和完整模型响应之间具有令人满意的一致性。比较了处理每个简化模型和使用简化模型和完整模型运行通用转子动力学分析的计算成本。提出了一套实用的建议，强调了增加减排成功机会的关键方面。这些方法应用于两个不同的转子，结果显示在分析频率响应函数 (FRF) 和坎贝尔图时，简化模型响应和完整模型响应之间具有令人满意的一致性。比较了处理每个简化模型和使用简化模型和完整模型运行通用转子动力学分析的计算成本。