迭代奇异值方法在机械结构模态分离重构中的应用

1

作者 罗治军 田桂 阎绍泽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期210-217,共8页

通过时频分解技术,将复杂的多模态信号分解成单模态成分,从而可以采用比较简单可靠的单模态识别方法对机械结构复杂模态信号进行参数辨识。经验小波变换(EWT)算法能有效解决模态分离问题,一些改进型EWT算法能有效克服噪声干扰,但是在模... 通过时频分解技术,将复杂的多模态信号分解成单模态成分,从而可以采用比较简单可靠的单模态识别方法对机械结构复杂模态信号进行参数辨识。经验小波变换(EWT)算法能有效解决模态分离问题,一些改进型EWT算法能有效克服噪声干扰,但是在模态重构时,滤波器彼此重叠、临近模态互相干扰,会不可避免地出现重构模态失真。本文针对模态分离重构问题展开研究,分析了EWT算法在模态分离重构中面临的重构失真问题,提出了基于迭代截断奇异值分解(ITSVD)方法的改进算法,并在仿真信号和含结合面机械结构模型振动响应信号上进行了应用。结果表明,所提ITSVD⁃EWT算法能够更好地实现机械结构模态分离重构。 展开更多

关键词 参数辨识 经验模态分解 机械结构 经验小波变换 迭代截断奇异值分解

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时变结构的参数识别方法 被引量：35

2

作者 邹经湘 于开平 杨炳渊 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期370-377,共8页

较详细地叙述了时变结构参数识别方法在国内外的研究进展，指出了这一工作深入研究的理论与实际意义．对其中的典型研究成果，包括自动控制理论领域的研究成果，给出了简要介绍，叙述了将广义系统的识别方法用于结构系统的思路和问题，... 较详细地叙述了时变结构参数识别方法在国内外的研究进展，指出了这一工作深入研究的理论与实际意义．对其中的典型研究成果，包括自动控制理论领域的研究成果，给出了简要介绍，叙述了将广义系统的识别方法用于结构系统的思路和问题，特别是在线识别技术和神经网络技术．介绍了使用小波理论来识别时变结构参数的新思想．最后简要地展望了这一领域的发展前景． 展开更多

关键词 时变结构 参数识别 小波分析

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基于小波变换和奇异值分解的模态参数识别方法 被引量：9

3

作者 闵志华 孙利民 +1 位作者 孙智 淡丹辉 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期460-465,共6页

提出了一种新的基于小波变换和奇异值分解相结合的结构模态参数识别方法.该方法首先对环境激励下的结构加速度响应信号进行互协方差分析,得到时域互协方差响应,通过小波变换将互协方差响应转换到时频域中得到信号的时频系数并沿每一个... 提出了一种新的基于小波变换和奇异值分解相结合的结构模态参数识别方法.该方法首先对环境激励下的结构加速度响应信号进行互协方差分析,得到时域互协方差响应,通过小波变换将互协方差响应转换到时频域中得到信号的时频系数并沿每一个尺度点提取协方差响应的小波系数阵,然后对提取的小波系数阵进行奇异值分解得到奇异值和奇异向量,最后从重组的奇异值和奇异向量中识别出结构的模态参数.文章对提出的方法进行了理论证明,通过三自由度系统的数值算例验证了该方法的可行性,表明与直接小波变换方法相比,其识别结果精度更高. 展开更多

关键词 结构模态 参数识别 小波变换 奇异值分解

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基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别 被引量：6

4

作者 赵丽洁 刘瑾 +1 位作者 杜永峰 李万润 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期601-606,共6页

为体现时变结构动力特性,定义随机冲击荷载作为时变结构输入激励,提出了基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别方法。在短时时变假定条件下,建立基于模局部极大值的连续小波变换时变参数识别原理,利用结构的输出响应进行瞬时模态... 为体现时变结构动力特性,定义随机冲击荷载作为时变结构输入激励,提出了基于连续小波变换的时变结构瞬时模态参数识别方法。在短时时变假定条件下,建立基于模局部极大值的连续小波变换时变参数识别原理,利用结构的输出响应进行瞬时模态参数识别,采用三自由度的时变结构体系进行数值模拟,该方法能够准确识别时变结构的瞬时模态参数值。通过设计具有质量参数可变的两层钢框架模型进行测试,验证了方法的有效性与可行性。 展开更多

关键词 连续小波变换 时变结构 参数识别 瞬时模态参数 随机冲击激励

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基于解析小波变换识别结构的模态阻尼参数 被引量：6

5

作者 申建红 李春祥 李锦华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第10期89-93,194,共6页

在结构振动分析中,结构的模态参数尤其模态阻尼参数的准确识别是一项十分重要的任务。基于Gabor小波函数的解析小波变换(AWT)通过小波函数与复值信号的匹配机制揭示信号的幅频和相频信息以实现结构模态阻尼参数的识别。基于小波变换(WT... 在结构振动分析中,结构的模态参数尤其模态阻尼参数的准确识别是一项十分重要的任务。基于Gabor小波函数的解析小波变换(AWT)通过小波函数与复值信号的匹配机制揭示信号的幅频和相频信息以实现结构模态阻尼参数的识别。基于小波变换(WT)理论,讨论了Gabor小波函数的特性及解析小波变换的时频分辨率和端点效应问题;为实现结构模态阻尼参数的准确识别,提出了Gabor小波函数参数选取和有效信号长度确定的依据。最后,一个频率呈密集分布的三自由度(3DOF)结构的数值模拟数据验证了所提出的模态阻尼识别方法的有效性。 展开更多

关键词 多自由度结构 解析小波变换(AWT) 结构阻尼参数识别 GABOR小波 频率密集分布

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基于车桥耦合振动分析的桥梁损伤诊断方法评述 被引量：7

6

作者 陈上有 夏禾 战家旺 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2007年第8期148-155,共8页

车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优... 车辆通过桥梁时,桥梁和车辆的动力响应都包含桥梁结构模态或者几何参数信息,对它们进行分析能识别桥梁的模态参数和损伤。结合国内外最新研究成果,综述基于车桥耦合振动分析的桥梁结构损伤识别技术,并与传统识别方法进行比较。指出其优缺点;详细介绍基于灵敏度分析和模型修正的方法、基于结构刚度搜索的方法、利用车辆响应傅立叶变换识别桥梁频率的方法、利用车激桥梁响应的小波变换识别桥梁模态参数的方法以及综合利用车辆和桥梁响应识别桥梁损伤的方法等5种参数识别与损伤诊断方法的基本原理,并总结上述方法的实施步骤和应用时应该注意的问题;指出了该领域的关键问题和进一步的研究方向。 展开更多

关键词 车桥耦合振动 动力响应 灵敏度分析 小波分析 模态参数 损伤识别

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南京长江大桥结构健康监测及其关键技术研究 被引量：6

7

作者 何旭辉 陈政清 黄方林 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期138-140,共3页

关键词 公铁两用桥梁 结构健康监测 小波分析 参数识别 模型修正 疲劳可靠性分析

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基于离散小波变换的时变结构物理参数识别 被引量：6

8

作者 王超 任伟新 黄天立 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期655-660,共6页

利用离散小波变换将时变结构的时变参数在多尺度上展开为概貌信号和细节信号,忽略高频细节信号,仅由低频概貌信号估计时变参数,将时变结构识别问题转化为时不变结构识别问题。基于时变结构的输入和输出信号用最小二乘法识别低频尺度展... 利用离散小波变换将时变结构的时变参数在多尺度上展开为概貌信号和细节信号,忽略高频细节信号,仅由低频概貌信号估计时变参数,将时变结构识别问题转化为时不变结构识别问题。基于时变结构的输入和输出信号用最小二乘法识别低频尺度展开系数,从而重构得到原始时变参数。对于噪音引起的方程不适定性问题,采用Tikhonov正则化方法减小其影响。通过1个具有时变刚度和阻尼的2层框架结构的数值模拟验证该方法的有效性。识别结果表明:该方法可以有效识别结构时变刚度,时变阻尼识别结果对噪音较敏感。 展开更多

关键词 离散小波变换 时变结构 参数识别 多尺度分析 最小二乘法

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基于改进L-P小波的时变模态参数识别方法 被引量：5

9

作者 任宜春 张杰峰 易伟建 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期144-148,共5页

研究了基于改进Littlewood-Paley(L-P)小波变换的结构时变模态参数识别方法。用改进的L-P小波对结构动力响应信号进行小波变换,由能量较大的频带所对应的尺度识别结构基本频率及其随时间的变化情况;由某时刻各自由度响应在各阶频率对应... 研究了基于改进Littlewood-Paley(L-P)小波变换的结构时变模态参数识别方法。用改进的L-P小波对结构动力响应信号进行小波变换,由能量较大的频带所对应的尺度识别结构基本频率及其随时间的变化情况;由某时刻各自由度响应在各阶频率对应尺度上的小波系数的比值识别结构的各阶振型。针对剪切型框架结构,利用识别的频率变化判断结构是否发生损伤以及损伤发生的时间,通过识别损伤前后的一阶振型斜率变化判断损伤发生的位置。该方法不需要激励信息,且有较好的抗噪声能力。 展开更多

关键词 结构工程 损伤识别 时变模态参数 改进L-P小波

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基于WMRA的隔震结构时变非线性参数识别 被引量：2

10

作者 赵丽洁 林东钦 +1 位作者 杜永峰 李万润 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期619-624,676,共7页

基于小波多分辨率分析(wavelet multi-resolution analysis,简称WMRA)理论,建立结构时变非线性参数识别方法,研究隔震结构在地震作用下表现出来的时变非线性力学行为。首先,以描述隔震支座的迟滞非线性Boucwen模型为研究对象,引入3阶有... 基于小波多分辨率分析(wavelet multi-resolution analysis,简称WMRA)理论,建立结构时变非线性参数识别方法,研究隔震结构在地震作用下表现出来的时变非线性力学行为。首先,以描述隔震支座的迟滞非线性Boucwen模型为研究对象,引入3阶有效数值差分技术,将运动方程中非线性模型的恢复力增量进行线性化,形成递推观测方程;其次,基于WMRA理论,将观测方程中每一待识别参数采用小波多分辨率展开,将模型参数识别问题转化成多元线性回归模型中小波重构系数的估计问题;最后,分别采用数值模拟、串联隔震体系(serial seismic isolation system,简称SIS)振动台试验测试数据,识别结构及隔震层参数随时间的演化规律,验证该识别方法的正确性和适用性,为隔震结构在施工、运营期各阶段状态评估提供一定参考。 展开更多

关键词 隔震结构 时变非线性 小波多分辨率 迟滞非线性模型 参数识别

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基于Morlet小波的超声缺陷分类识别方法研究 被引量：1

11

作者 廖璘志 陈琪 严寒冰 《机床与液压》 北大核心 2010年第17期55-57,共3页

超声缺陷自动识别是目前无损评判领域内研究的热点。采用改进的Morlet小波对超声缺陷信号进行降噪处理,为获得更全面的缺陷特征,在建立的参数空间基础上为缺陷信号构建特征向量,将这些缺陷信号输入RBF神经网络对获得的超声检波信号进行... 超声缺陷自动识别是目前无损评判领域内研究的热点。采用改进的Morlet小波对超声缺陷信号进行降噪处理,为获得更全面的缺陷特征,在建立的参数空间基础上为缺陷信号构建特征向量,将这些缺陷信号输入RBF神经网络对获得的超声检波信号进行缺陷分类。实验结果表明:小波降噪算法充分利用超声回波信号的特征信息,降噪效果明显,有利于提高缺陷分类的准确性;RBF神经网络缺陷识别法能有效提取同类别缺陷信号的共同特征,提高缺陷分类准确度。 展开更多

关键词 小波 参数空间 特征提取 径向基函数 缺陷识别

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量子粒子群结合小波变换识别结构模态参数 被引量：6

12

作者 常军 巩文龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第23期42-46,共5页

通过对结构响应进行连续小波变换将多自由度模态参数识别转化为多个单自由度模态参数识别。建立小波骨架理论公式与由结构输出信号计算而得的小波骨架之差为目标函数的优化问题,通过搜索包含于小波骨架理论公式中的模态参数的取值而使... 通过对结构响应进行连续小波变换将多自由度模态参数识别转化为多个单自由度模态参数识别。建立小波骨架理论公式与由结构输出信号计算而得的小波骨架之差为目标函数的优化问题,通过搜索包含于小波骨架理论公式中的模态参数的取值而使目标值最小,从而将优化问题转化为模态参数识别问题。量子粒子群算法是一种基于群体智能理论的优化算法。将量子粒子群算法应用到上述方法中一次性识别出结构的频率、阻尼和振型。最后采用数值模拟的简支梁对该方法进行有效性验证。结果表明,量子粒子群算法结合连续小波变换可以有效地识别环境激励下的结构模态参数。 展开更多

关键词 连续小波变换 量子粒子群算法 环境激励 结构模态参数识别 智能优化算法

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基于AR-EWT和SSI的桥梁结构模态参数识别 被引量：3

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作者 黄天立 詹晨路 +2 位作者 万熹 赵玉印 任伟新 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3168-3180,共13页

为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单... 为解决随机子空间识别(SSI)算法存在的系统定阶困难问题,避免各模态之间的相互影响,提出一种结合自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT)和SSI的桥梁结构模态参数识别方法。首先,采用AR-EWT将结构不同测点的振动响应信号分解成一系列仅含单一模态信息的单分量信号,并利用奇异值分解(SVD)去噪单分量信号。然后,组装所有测点中包含相同模态信息的单分量信号。最后,利用SSI分别处理各组单分量信号,识别结构的自振频率、阻尼比和振型。ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果表明:所提出的AR-EWT结合SSI的模态参数识别方法可避免直接利用SSI识别模态参数时存在的系统定阶问题,提高模态参数识别效率;ASCE Benchmark模型、简支梁模型和西宁北川河桥的模态参数识别结果与直接利用SSI的识别结果、有限元分析结果基本一致。 展开更多

关键词 桥梁结构 模态参数识别 自回归功率谱经验小波变换(AR-EWT) 随机子空间识别法(SSI) 模型定阶

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环境激励下基于改进经验小波变换的土木工程结构模态参数识别 被引量：19

14

作者 万熹 黄天立 陈华鹏 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期219-230,共12页

针对经验小波变换(EWT)识别噪声信号模态参数时,由于傅里叶频谱易受噪声影响而频带划分不准确等问题,提出了一种基于Burg算法的自回归功率谱替代傅里叶频谱的信号频带划分技术,结合随机减量技术和基于Hilbert变换的单分量模态参数识别方... 针对经验小波变换(EWT)识别噪声信号模态参数时,由于傅里叶频谱易受噪声影响而频带划分不准确等问题,提出了一种基于Burg算法的自回归功率谱替代傅里叶频谱的信号频带划分技术,结合随机减量技术和基于Hilbert变换的单分量模态参数识别方法,提出了环境激励下基于改进经验小波变换的土木工程结构模态参数识别方法。典型模拟信号、美国土木工程师学会ASCE Benchmark数值模型以及台风激励下香港汀九斜拉桥的模态参数识别结果验证了方法的正确性、有效性和适用性。研究结果表明:基于自回归功率谱的信号频带划分技术,可更准确地估计信号频带边界,隔离噪声;基于改进EWT方法识别的结构模态参数更准确,精度高于基于小波变换的方法,且能有效地识别环境激励下实际土木工程结构的低阶自振频率和阻尼比。 展开更多

关键词 模态参数识别 土木工程结构 斜拉桥 经验小波变换 BENCHMARK模型

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基于小波变换与子结构法的多层剪切结构时变参数识别 被引量：1

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作者 王超 朱宏平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第19期1-6,共6页

对于多层剪切时变结构,利用子结构技术将发生时变的局部结构提取出来作为子结构,将交界面上的内力当做外荷载施加给子结构,建立子结构振动微分方程,通过小波变换将子结构的时变参数用小波展开系数来表示,将子结构微分方程转变为线性方程... 对于多层剪切时变结构,利用子结构技术将发生时变的局部结构提取出来作为子结构,将交界面上的内力当做外荷载施加给子结构,建立子结构振动微分方程,通过小波变换将子结构的时变参数用小波展开系数来表示,将子结构微分方程转变为线性方程组,将时变参数识别问题转换为时不变小波系数求解问题。各时变参数的分解层数通过Akaike信息准则来确定。由求解得到的小波系数进行重构得到待识别的时变参数。最后,对一个多层剪切时变结构模型进行了数值分析。分析结果表明,提出的方法可以只用局部子结构的响应数据对时变参数进行识别,方法具有一定的抗噪性。 展开更多

关键词 子结构 小波变换 参数识别 多层剪切结构 时变参数

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基于改进EWT的超高层建筑模态参数识别 被引量：5

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作者 郅伦海 詹娟娟 李阿龙 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期45-52,共8页

文章基于改进经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)、自然激励技术(natural excitation technique,NExT)及归一化的希尔伯特变换(normalized Hilbert transform,NHT),发展一种超高层建筑的模态参数识别方法。该方法首先使用基... 文章基于改进经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)、自然激励技术(natural excitation technique,NExT)及归一化的希尔伯特变换(normalized Hilbert transform,NHT),发展一种超高层建筑的模态参数识别方法。该方法首先使用基于Burg算法的自回归功率谱替代傅里叶频谱划分频谱区间,改进傅里叶频谱分割过程,以此构造经验小波滤波器组,将结构响应信号自适应地分解为一系列固有模态函数(intrinsic mode function,IMF),再利用NExT得到单分量信号的自由衰减响应,最后通过NHT和曲线拟合识别结构的阻尼比和自振频率。利用该方法对数值模型和台风“海棠”影响下台北101大楼的结构响应进行了模态参数识别分析。研究结果表明,文中提出的模态参数识别方法用于超高层建筑模态参数识别具有有效性、准确性和适用性,该方法可以利用非线性、非平稳、动态响应小且噪声水平高的结构响应信号,准确地估计超高层建筑的固有频率和阻尼比。 展开更多

关键词 模态参数识别 超高层建筑结构 自回归功率谱频带划分 经验小波变换(EWT) 阻尼比 自振频率

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