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《基于arma模型和自由振动提取技术的海洋平台结构参数识别》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、应用数学,和力学第卷第期年月应用数学和力学编委会编重庆出版社出版顽‘文章编号么刃’基于模型和自由振动提取技术的海‘洋平台结构参数识别欧进萍,何林,肖仪清哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨峨刚〕巧陈予怒推荐摘要用随机减量方法提取海洋平台结构在随机环境荷载非白噪声输人下的自由振动信号和用模型对自由振动数据建模为了消除平台输出信号中有色噪声的影响,在随机减量系统中加人了一个虚拟系统,并采用导通条件和前导点技术使自由振动提取过,程仍在有色输人的状态下进行同时为了消除参数识别的多值性提出了采用系数修正技术识别海洋平台结构的频率和阻尼动力参数的方法,最后用该套技术对海洋平台结构试验模型进行了参数识别,结果
2、表明该方法具有较好的效果和在线识别使用价值关键词海洋平台结构自由振动信号提取参数修正参数识别中圈分类号文献标识码引言,海洋平台是世纪海上结构工程重要研究对象之一由于海洋平台服役环境恶劣经常、、、,,受到海水的腐蚀以及风浪流冰的作用因此振动控制和健康在线监测显得非常重要而参数识别则是完成这一套技术的核心内容之一川、、、,海洋平台结构的风浪流冰等动力作用是典型的非平稳随机过程因而传统的基于传递函数来识别结构参数的方法受到很大的限制时间序列方法仅用输出数据建立与系统特征值,,相对应的统计模型进而识别系统的特征参数克服了基于传递函数测量的传统频域识别方法,的不足在用时间序列模型建模海洋平台的输出数据时
3、假定了模型描述的系统所受,,的输人是白噪声而实际的海洋平台输人特性的频谱范围却集中在几个频段之内难以获得较为,,充分的模态信息为了克服这种困难传统的做法是加大布点密度提高采样率和采样时,以获取,间足够的信息另一方面海洋平台结构的强迫振动信号对参数识别结果影响很大,,,而且设置耗能器等控制器件的海洋平台阻尼增加特征信号衰减加快识别结果几乎是强迫,信号和噪声的叠加极端时会导致识别失败由于非平稳随机输人信号中的噪声一般已不属于加性噪声,,,常规线性滤波器改善信噪比的能力很有限而非线性滤波器设计复杂特别是目收稿一一一日期修订日期甚金项目国家杰出青年科学基金资助项目国家高技术应用发展资助项目作者简介欧进
4、萍一,男,湖南,,,,,已在国内外发表文章人教授博士博士生导师副校长多篇,】粥、·欧进萍何林肖仪清前,因此,还没有耗时低可用单指令单数据流实现且性能稳定的非线性滤波器对海洋平台结构参数识别这种实,时性要求较高的场合常规离线参数识别的线性滤波技术将使识别结果,的重复性差可靠度低,,鉴于此为了提高海洋平台强振输出数据中特征模态信息的含量压制强振信号对识别参,,数的影响本文将提出一个新方法即用随机减量法先在海洋平台的随机振动信号中提取自由,,振动信号然后用模型建立输出数据的统计模型最后识别结构的频率和阻尼等动力参数自由振动信号的提取、,设海洋平台结构所受的环境激励荷载为平稳零均值各态历经随机过程则其
5、位移、响应约也为平稳零均值的随机过程随机减量法就是在位移响应约中以位移在某一‘,,常值对应的时刻点起在一定条件下向后取时间长度的数据然后将各数据累加得到自由振动信息,,‘对于单自由度系统不妨设提取时刻点对应的位移值为相应的样本函数全体构成的、,〕‘子响应过程为’动激励力为’则在时,··,·,·,‘,‘·‘,,‘‘,‘一丁卜一,。,式中是系统在初位移为单位初速度为零的自由振动幼是初位移为零初速度为单,一位的自由振动最后一部分是系统’作用下的强迫响应信号其中动是系统的单位脉冲响应函数,,对应取均值当子响应过程厂的容量足够大时可得,〔式说明子响应过程,厂的期望是系统的一个初位移为初速度为零的自由振动
6、响应这样,就从理论上达到了从随机响应中提取自由振动响应的目的,,,二,,二、,,,⋯设从子响应过程中容量为的子样构成子样统计过程,二·,·,··,·工‘、,‘‘,“‘,,‘‘,‘一,夸一’一川吮绍”式中,‘丹工￡‘、无‘‘,‘二夸责耳代丫‘’一‘,,当容量足够大时补和户都趋于零因此子样过程的每一个样本函数都可看作是系统的一、、个具有低噪声初位移为初速度接近零的自由振动响应、式右端的部分实际上反映了系统作线性振动时所包含的无激励自由振动自由伴随振动,,和稳态强迫振动这种振动信息并可在白噪声激励的假设下提取自由振动信息为了,,,以充分处理实际中的有色噪声输人我们将原系统进行扩展设置导通条件达到自由
7、振动信,,号提取的目的条件设置一般有两种方法一是非线性滤波器的设置二是延时处理我们选,,。,。,择第二种方案在原系统中加一虚拟的系统工选取时间在时使系统工的瞬态响,应衰减到与分约相比可以忽略的程度时系统的随机减量曲线可作为自由振动曲线的近,,似由于系统工为假设的虚拟的系统这一处理过程仍在有色噪声输入响应中进行即对原输基于模型和自由振动提取技术的海洋平台结构参数识别,,,出信号选择一个前导使其频峰值
