鉴于颤振试验具有一定的危险性,若能发展一种方法,使得在颤振试验过程中可以在亚临界速度范围内准确且有效地预测出颤振边界,将能很大程度上降低试验成本、保障试验安全。因此对实用有效地颤振边界预测方法进行研究与发展,具有十分重要的工程意义。本文首先针对紊流激励响应数据模态多且混杂、信噪比低等问题,提出了一套试验数据预处理方法,包括去除趋势项、数字滤波和经验模态分解等。然后对模态参数识别方法中的矩阵束法和ARMA方法以及适用于时变系统的时变ARMA法进行了相关理论推导,并使用四阶模态混合的时变仿真信号对三种方法进行了对比分析,分析结果验证了方法的准确性。然后分别讲述了颤振预测方法中基于系统稳定性的颤振裕度方法和ARMA系统稳定性分析方法,并在时变ARMA模型的基础上发展了一种应用于实时在线的颤振边界预测方法。通过理论推导给出系统稳定性判据与动压的关系。结合四阶模态混合的数值仿真算例分析了三种方法的稳定性判据随速度的变化趋势,并对比分析了两种离线预测方法的判据MF和zF受模态参数识别误差的影响程度。最后基于俯仰-浮沉二自由度机翼运动方程,对所提出系统稳定性判据方法进行了验证,确保提前预测的颤振边界结果的有效性和准确性。最后对本文所研究的紊流激励响应模态参数识别方法以及基于系统稳定性的颤振边界预测方法进行了试验探究,对低速风洞颤振试验数据进行了分析处理,并分别进行了离线和在线颤振边界预测,将预测的颤振临界速度与试验实际颤振速度进行比较分析,结果表明,本文研究的基于紊流激励下系统稳定性的颤振边界预测方法能够有效识别紊流激励响应的模态参数并能给出准确的颤振边界预测结果。