基于輸出的海洋平臺結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)振動響應包含結(jié)構(gòu)本身的固有特性,通過對響應信號的模態(tài)參數(shù)識別可以真實反應結(jié)構(gòu)特性,為診斷結(jié)構(gòu)健康狀況提供依據(jù)。模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)在航空航天、土木工程、機械工程等領域已取得較快發(fā)展,但在海洋工程領域,由于海洋平臺服役于惡劣的海洋環(huán)境中,噪聲干擾的存在和環(huán)境激勵不充分,導致參數(shù)辨識方法難以奏效。信號消噪與模型定階已經(jīng)成為影響結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別效果的關鍵因素。
　　 論文系統(tǒng)地總結(jié)了國內(nèi)外近年來有關基于輸出響應的線性結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方

2、法,對其應用背景、研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、已有的研究方法成果及存在的問題做了較為全面的論述。指出對于現(xiàn)階段基于輸出響應的模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)在海洋工程領域的應用,面臨的主要問題是實測信號的消噪處理和虛假模態(tài)的剔除,而信號消噪和剔除虛假模態(tài)的關鍵又是合理的模型定階。
　　 介紹了模態(tài)分析的相關理論和幾種較成熟的時域模態(tài)參數(shù)識別方法:Ibrahim時域法、特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法、最小二乘復指數(shù)法。簡述幾種常用的模型定階方法:曲線擬合法、誤差

3、圖法、穩(wěn)定圖法、Hankel矩陣秩估計法,比較各方法的優(yōu)缺點,提出了一種基于Hankel矩陣奇異值變化率的模型定階方法。重點介紹了一種行之有效的信號消噪方法——基于Cadzow迭代平均理論的消噪方法,并結(jié)合所提出的模型定階方法和最小二乘復指數(shù)法應用于5自由度彈簧.質(zhì)量-阻尼系統(tǒng)的數(shù)值算例,驗證集模型定階與信號消噪于一體的模態(tài)參數(shù)識別算法的正確性。
　　 在弱背景噪聲影響的情況下,基于Hankel矩陣奇異值變化率的模型定階方法和基

4、于Cadzow理論的消噪技術(shù)便可達到良好的消噪效果,識別較準確的模態(tài)參數(shù)；當信號受較強噪聲干擾時,定階和消噪技術(shù)有時不能完全剔除虛假的模態(tài)信息,針對該問題提出適用于比例阻尼系統(tǒng)的虛假模態(tài)剔除方法,通過某三維框架結(jié)構(gòu)和海洋平臺結(jié)構(gòu)數(shù)值算例,驗證該方法可以有效剔除定階消噪后遺留的虛假模態(tài)。
　　 最后,模擬對平臺施加不同方向(在平臺導管某一腿上沿對角線方向和垂直對角線方向)的脈沖激勵,對獲得的加速度響應信號進行參數(shù)識別,比較識別的模