基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别的模态参数识别

基于Hilbert-Huang变换和随机子空间识别技术提出了两种土木工程结构的模态参数识别方法。方法一是基于Hilbert-Huang变换和自然激励技术,通过经验模态分解和Hilbert变换提取信号的瞬时特性,进而利用自然激励技术和模态分析的基本理论识别结构的模态参数;方法二是基于经验模态分解和随机子空间识别技术,通过经验模态分解对信号进行预处理,进而运用随机子空间识别方法处理得到的结构单阶模态响应以识别结构的模态参数。利用这两种方法,通过对一12层钢筋混凝土框架模型振动台试验测点加速度记录的处理,识别了该模型结构的模态参数。识别结果与传统的基于傅里叶变换的识别结果及有限元分析结果的对比验证了这两种方法的可行性和实用性。     

基于曲率模态和小波变换的结构损伤位置识别

小波变换具有在时域和频域内表征信号局部特性的能力,能够在不同尺度下对结构响应中的突变信号进行放大和识别.在结构曲率模态基础上,本文提出了一种基于小波变换的结构损伤检测和定位方法.利用双正交小波函数对损伤前后结构的曲率模态进行小波变换,用损伤前后小波变换系数残差建立了结构损伤指标,通过小波变换系数残差的分布统计情况判定损伤的存在并确定其位置.应用简支梁数值模拟结果对该方法进行了验证.     

Morlet 小波用于环境激励下的模态参数识别研究

本文分别从卷积和Parseval定理的角度推导了非正交小波变换系数的实用计算方法。在环境激励下以互相关函数代替系统的自由响应数据,给出了基于Morlet小波变换的频率、阻尼比的参数识别方法,重点介绍了基于最小二乘法的振型识别技术。采用2层楼仿真算例和潮白河桥应用实例验证本算法,识别结果表明基于Morlet小波变换的模态参数识别技术能够有效地识别出环境激励下系统的模态参数。     

小波变换与信号瞬时特征分析

基于经典Hilbert变换计算信号瞬时参数（如瞬时频率等）,当信号中噪声较强时计算结果不能很好地刻划有效信号特征．本文提出了用小波变换求能量有限实信号对应的解析信号的一个定理,在此基础上给出了用小波变换计算信号瞬时参数的算法．理论分析及模型算例结果表明,本文提出的方法计算精度高且有较强的抗噪声能力．对地震记录的褶积模型,深入地分析了不同尺度下地震记录小波变换结果及其对应的瞬时参数含义,这对实际应用有重要意义．     

小波变换与信号瞬时特征分析

基于经典Hilbert变换计算信号瞬时参数（如瞬时频率等），当信号中噪声较强时计算结果不能很好地刻划有效信号特征．本文提出了用小波变换求能量有限实信号对应的解析信号的一个定理，在此基础上给出了用小波变换计算信号瞬时参数的算法．理论分析及模型算例结果表明，本文提出的方法计算精度高且有较强的抗噪声能力．对地震记录的褶积模型，深入地分析了不同尺度下地震记录小波变换结果及其对应的瞬时参数含义，这对实际应用有重要意义．     

基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术的模态参数识别

傅里叶分析的信号处理方法对非线性、非平稳信号的处理能力差,传统的模态参数识别方法也存在阻尼比识别精度不高的问题。基于Hilbert-Huang变换和随机减量技术提出了一种新的、实用的模态参数识别方法,首先对结构振动信号进行滤波处理和经验模态分解,得到若干阶本征模态响应,然后利用随机减量技术提取自由衰减响应,进而由Hilbert-Huang变换得到信号的瞬时特性,最后结合模态识别的基本理论识别结构的模态频率和模态阻尼比。为了验证这一方法的有效性,对12层钢筋混凝土框架模型振动台试验一测点的加速度记录进行了处理,识别了模态参数,识别结果与其它识别方法及有限元分析结果的对比表明该方法识别模态频率是可靠的,而模态阻尼比识别的精准性仍然难以确认。     

基于小波变换的补燃循环火箭发动机模态参数辨识

文中阐述基于小波变换的结构模态参数辨识方法的基本原理.首先介绍Heisenberg测不准原理,该原理限制了时频能量的同时集中.因小波变换的窗口可以随信号特征不同而变化,符合实际信号的要求.然后论述利用小波脊线的方法识别单自由度和多自由度系统的模态参数的理论.将该方法应用于某型补燃循环液体火箭发动机模态参数辨识中,得到了...     

基于有限测点模态信息的结构物理参数识别

研究了测试信息不完备情况下的结构参数识别问题,针对稀疏模态的结构系统,提出了基于有限测点模态信息的优化识别算法。该算法通过有限测点上的模态参数构造关于结构物理参数的目标函数,然后采用遗传算法进行参数识别。最后一数值算例说明了该算法的可行性。     

小波变换在二维瞬时参数分析中的应用

一维复数道的思想经过推广,可以得到二维复数道的理论.同一维情况类似,基于Hilbert变换计算瞬时参数时,信号中的噪声对计算结果有严重的影响,提出了利用小波变换理论求取二维瞬时参数的一种新方法,并且与H1bert变换方法得到的二维瞬时参数进行了比较,理论模型结果表明,小波变换方法得到的瞬时参数有较强的抗噪能力;从理论上分析了小波函数的选择对于瞬时参数计算精度的影响,模拟数据计算结果表明,用接近地震子波的小波函数作为基本小波计算瞬时参数,抗噪能力强,计算精度高.     

信号的瞬时参数与正交小波基

对于可表成ｕ（ｔ）＝ａ（ｔ）ｃｏｓθ（ｔ）的信号,称ａ（ｔ）为其瞬时振幅,θ（ｔ）为瞬时位相,为瞬时频率．在许多实际问题中,瞬时振幅、位相、频率等瞬时参数的提取有重要意义．但已知的一些瞬时参数计算方法均各有其局限性．本文构造了一种频谱支集紧且有解析表达式的小波,利用它得到一种计算信号瞬时参数的能抗噪声干扰的快速、局部算法．理论分析和数值模拟的结果表明,该方法是实用而有效的,可望能满足许多实际问题的需要．     

小波多分辨率分析时变系统参数识别算法的鲁棒性研究

针对多自由度时变系统参数识别问题,基于Daubechies小波多分辨率展开的时变参数辨识方法分析影响参数识别鲁棒性的各个因素。通过数值分析针对突变、线性慢变以及谐波快变的时变参数进行识别,研究结果表明:当基函数dbN一定时,在预先确立的分解尺度范围内,识别精度随分解尺度的增加而增加;待识别参数的频率特性对分解尺度的选择有很大影响,快时变参数比慢时变参数对分解尺度更为敏感;基函数dbN并不是影响识别精度的主要因素;在分解尺度相同的情况下,可以通过提高采样频率增加快时变参数识别精度。     

基于运营环境和提升小波变换的桥梁损伤检测研究

根据损伤桥梁在车辆荷载作用下的动力响应特点,以及提升小波变换对信号突变信息的放大功能,提出了利用桥梁运营荷载作用下加速度响应提升小波变换系数的分布特性对结构损伤进行识别的方法。首先,采集桥梁在行车荷载作用下的加速度响应信号;然后,对加速度响应信号进行提升小波变换,分别利用加速度响应信号、加速度响应信号差,提升小波变换系数空间变化的峰值识别损伤位置;最后,对行车速度、损伤位置、损伤程度和测量噪声对损伤识别效果的影响进行了分析讨论。结果表明：在行车速度8m/s以下、测量噪声不高于5%情况下,利用运营荷载作用下桥梁单点动力响应信号提升小波变换,可以实现桥梁多处损伤的检测和识别。     

基于HHT变换瞬时能量谱的长周期结构地震反应分析

基于HHT变换得到瞬时能量谱,并以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在地震动作用下的瞬态反应计算。通过对一个长周期(十五层)结构工程实例的地震瞬态反应计算分析,揭示长周期结构有别于短周期结构动力响应的独特特性:长周期结构位移响应的瞬时能量峰值的时间滞后于地震动能量峰值的时间,且主要受到瞬态振动的控制,并以低阶振型的控制为主,第一阶振型峰值位移滞后的时间最长,滞后的时间主要取决于结构的第一阶自振周期。研究结果表明,长周期结构在强烈地震动作用下,地震动强度出现的最大时刻并不总是对应于结构破环与倒塌的时间。     

基于柔度矩阵法的钢栈桥损伤识别

根据以往模态柔度损伤指标的研究成果,建立了模态柔度差曲率和模态柔度曲率差这2种结构损伤识别指标。通过对一个百米钢栈桥最容易发生损伤的下弦梁进行各种损伤工况下的数值模拟研究,比较分析了这2种结构损伤指标的损伤识别效果。并且在钢栈桥2根下弦梁都有损伤的情况下,对两者之间损伤识别效果的相互影响进行了研究。研究结果表明,本文提出的2种损伤识别指标,对空间复杂钢栈桥的易损下弦梁都有很好的损伤识别效果,2根下弦梁的损伤识别具有较好的独立性。     

基于小波变换的层间隔震结构地震响应分析

利用小波多分辨率分析将地震动加速度分解为多频段小波分量,并运用复模态方法推导其计算层间隔震体系在地震作用下的动力响应公式,讨论各频段地震信号及结构响应的能量分配。同时利用小波时频工具分析地震动能量在时频域内的分布对层间隔震结构响应的影响,进而为考察地震动非平稳性对层间隔震结构非线性分析的影响提供方法。利用小波分析的以上优势,对一典型层间隔震结构分别进行弹性和弹塑性分析,结果表明弹性体系在地震作用下的响应可由该地震波各小波分量的响应叠加而得,地震动能量在时间上的集中会对层间隔震结构响应产生不利影响。     

基于小波变换的地震动时-频特性研究

对美国NGA,采用一维连续小波变换得到每条记录的小波功率谱。研究了任意时间处小波功率谱最大值所对应的主频率。结果表明:地震动主频率随时间的增大逐渐减小;竖向地震动分量的主频比水平向分量随时间减小更快。分别采用线性函数模型、指数函数模型和指数三角函数模型,分析了场地、震级和震中距对主频变化曲线的影响,拟合了主频率在不同场地条件、震级、震中距等情况下随时间的变化曲线,水平向和竖向的频率时变曲线整体上都是随时间递减的,且竖向衰减得更快些,大多数情况下竖向记录的高频成分比水平向记录的相应成分要多。     

基于小波变换对地磁场变化特征的分析

选用db5小波基函数对嘉峪关、兰州两个台站地磁垂直分量Z进行了小波分解,分析了不同台站间低频(概貌部分)和高频(细节部分)的相关性。结果显示:地磁Z分量在不同台站低频成分相关性较好,而高频部分相关性不明显,其高频部分可能与当地地下介质、地下电导率水平以及观测环境密切相关。