随机激励下基于ICA的结构模态参数识别_中华文本库
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期随机激励下基于ICA 的结构模态参数识别183
图8框架结构模态振型识别结果
本文尝试将ICA 方法与随机减量法等技术结合用于随机激励下结构的模态参数识别。分析认为结构随机振动响应的振型叠加法可以看作是一个ICA 问题，利用ICA 方法可直接从结构的随机振动响应信号中提取出与模态坐标相对应的独立源信号并估计出相应的模态振型。由于随机振动响应信号提取的源信号也是随机过程，采用随机减量法从独立源信号中提取单模态自振响应，再通过单模态识别法识别出各阶模态频率和阻尼比。数值算例和振动试验分析结果表明了该方法用于随机激励下结构模态参数识别的可行性。该方法仅利用振动系统的输出响应进行分析，是一种时域工作模态参数识别方法，具有良好的工程应用前景。
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环境激励下结构模态参数识别方法综述
DOI: , PP. 46-53
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该文对环境激励下结构模态参数识别的16种常用算法进行了概括综述。该文将模态参数识别算法分类为时域、频域两类,并针对算法流程进一步地将时域方法分为一步法与两步法。在分类的基础上,阐述了算法的适用条件与基本流程,对其中一些重要算法的理论与实现过程进行了详细地讨论。最后,对结构模态识别中的模态验证方法进行了简要地论述。
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硕士学位论文
基于信号分析的结构模态参数提取方法
导师姓名职称
申请学位级别
学科专业名称
论文提交日期2009年5月l
学位授予单位
答辩委员会主席
张周锁副教授
学位论文评阅人
姜泱开副教授
高强剐教授
土木结构服役期间由于荷载和其他有害效应的作用可能损害建筑结构，造成重大的
损失和安全事故。对己建成的结构和设施采取有效的手段进行长期的结构健康监测和损
伤诊断具有重要的科学理论意义和工程应用价值。
结构损伤发生后将导致结构固有频率、刚度和阻尼等模态参数的改变。因此，模态
参数的改变可视为结构损伤发生的标志，可以利用损伤前后结构模态参数的变化来检测
结构损伤。本文研究了一种基于信号处理的结构模态参数提取方法，为结构健康状态检
测提供依据。
从模态参数提取角度出发，研究了基于Laplace小波的相关滤波方法的特性。通过
仿真实验研究相关滤波各种参数对滤波过程的影响，并将此方法应用于工程模型，研究
证明小波分析是一种相关分析过程，只有小波函数与待提取的特征匹配时，才能取得较
大的小波系数，凸现信号中的隐含的特征信息。因此，选择小波函数是特征提取的关键。
具有单边衰减特性的Laplace小波与结构冲击信号的响应波形相匹配。可识别出结构的
模态参数。当结构的各阶响应交叠在一起时对模态参数的提取会产生不利的影响，提取
出的模态参数，与信号中各阶模态分量的幅值大小有关。由于实际结构的振动响应信号
是各阶模态响应的综合，直接对实际结构冲击响应信号进行Laplace小波相关滤波难以
正确的提取结构的模态参数。
研究EMD方法分解原理和算法，并对EMD分解方法存在的问题进行了探讨，研究了
EEMD方法及其特点；通过实验验证了EMD和EEMD方法自适应分解信号的一些特点。并
根据实际结构振动信号的特点，提出了基于EEMD的相关滤波的参数提取方法。首先采
用EEMD方法从结构的冲击响应信号中提取出结构的某阶响应信号，避免各阶响应信号
交叠在一起对相关滤波造成的不利影响。再对其分解出的固有模式分量进行相关滤波以
提取结构的某阶模态参数。将此方法应用于工程模型的各种损伤工况，准确的提取了结
构的三阶模态频率。实验证明：当结构出现损伤时其固有频率将会改变，对于不同类型
的损伤，结构的固有频率有显著的差别。因此，结构模态参数的变化可以反映结构的健
康状态，采用本方法在线提取结构的模态参数，可以为结构的健康状态的在线监测和诊
断提供依据。
关键词：结构健康监测Laplace小波相关滤波EMD＆EEMD
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