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针对基于非线性谱分析的故障诊断技术的需要,研究了非线性系统的广义频率响应函数的鲁棒在线建模方法.首先将次元分析算法应用于Volterra级数模型的辨识,并通过对此算法的修正,得到了一种改进的Volterra系统的鲁棒辨识算法.对其鲁棒性能进行的分析表明,改进算法的鲁棒抗噪性能被明显提高.在此基础上,提出了一种广义频率响应函数的两步鲁棒建模新方法.仿真实验表明,该方法具有良好的鲁棒收敛性能,能够有效解决GFRF的在线建模问题.