提出了基于變分模態(tài)分解和廣義Morse小波相結(jié)合的時(shí)變結(jié)構(gòu)瞬時(shí)頻率識(shí)別方法。首先,針對(duì)噪音干擾問(wèn)題,提出了快速閾值迭代算法,通過(guò)將信號(hào)轉(zhuǎn)換到小波域,利用信號(hào)稀疏特性進(jìn)行降噪;然后,提出了基于變分模態(tài)分解和廣義Morse小波的時(shí)變參數(shù)識(shí)別理論,采用數(shù)值算例驗(yàn)證了提出方法的有效性和精度;最后,設(shè)計(jì)了一個(gè)具有時(shí)變特性的移動(dòng)小車試驗(yàn),進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)對(duì)結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行校正。采集小車通過(guò)主梁時(shí)的應(yīng)變和加速度響應(yīng),由應(yīng)變數(shù)據(jù)估算小車不同時(shí)刻在梁上的位置,對(duì)加速度響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析識(shí)別結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)頻率,與有限元計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,提出的方法可以有效準(zhǔn)確地識(shí)別時(shí)變結(jié)構(gòu)瞬時(shí)頻率。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2020,40(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

圖１ＧＭＷ時(shí)域和頻域波形Ｆｉｇ．１ＷａｖｅｆｏｒｍｏｆＧＭＷｉｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

ｎ（２π·５ｔ）（９＜ｔ≤１８）ｘ３＝１．５ｃｏｓ［２π·１２ｔ－０．１πｔ２］（０≤ｔ≤１８）ｘ＝ｘ１＋ｘ２＋ｘ３（０≤ｔ≤１８烅烄烆）（１７）信號(hào)采樣頻率為１００Ｈｚ，并添加１０％的高斯白噪聲。這里噪聲強(qiáng)度１０％定義為噪聲的２－范數(shù)與信號(hào)的２－范數(shù)之比。首先，利用ＦＩＳＴＡ對(duì)含噪信號(hào)進(jìn)行降噪處理，降噪前后信號(hào)的時(shí)頻分布圖（又稱小波量圖，尺度坐標(biāo)為指數(shù)坐標(biāo)，無(wú)量綱）如圖２所示。圖２信號(hào)小波量圖Ｆｉｇ．２Ｓｉｇｎａｌｗａｖｅｌｅｔｓｃａｌｏｇｒａｍ圖中顏色亮度表示小波系數(shù)幅值大小，越亮表示越大，對(duì)應(yīng)能量就越大�？梢钥闯觯盘�(hào)成分在小波域分布具有稀疏性，比較集中，能量較大，而噪聲分布較廣，通過(guò)ＦＩＳＴＡ處理后噪聲明顯減少。隨后，采用ＶＭＤ對(duì)降噪后的信號(hào)進(jìn)行分析，分解得到如圖３所示的４個(gè)模態(tài)分量，原信號(hào)各成分第５期王超，等：基于ＶＭＤ和廣義Ｍｏｒｓｅ小波的結(jié)構(gòu)瞬時(shí)頻率識(shí)別５９９

也顯示在圖中用于比較。圖３ＶＭＤ分解的各模態(tài)分量（黑線）和對(duì)應(yīng)的原信號(hào)ｘｉ（藍(lán)線）Ｆｉｇ．３ＴｈｅｄｅｃｏｍｐｏｓｅｄｍｏｄｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｂｙＶＭＤ（ｄａｒｋｌｉｎｅ）ａｎｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｉｇｎａｌｘｉ（ｂｌｕｅｌｉｎｅ）從圖可以看出，ＶＭＤ將原信號(hào)不同成分完好的分解開(kāi)來(lái)，其中第２個(gè)成分ｘ２具有突變特性，ＶＭＤ將其突變前后分解成兩個(gè)部分，分解的各部分與原信號(hào)對(duì)應(yīng)各成分吻合的非常好。采用ＧＭＷ對(duì)ＶＭＤ分解的各模態(tài)分量進(jìn)行連續(xù)小波分析提取對(duì)應(yīng)的小波脊線，識(shí)別其時(shí)變頻率。另外，也采用ＨＨＴ的方法的識(shí)別結(jié)果用于對(duì)比，原信號(hào)的瞬時(shí)頻率的理論值用來(lái)驗(yàn)證識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性，分析結(jié)果如圖４所示。圖４信號(hào)各成分時(shí)變頻率識(shí)別結(jié)果Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄｔｉｍｅ－ｖａｒｙｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｅａｃｈｃｏｍｐｏｎｅｎｔ由圖４可知，ＨＨＴ方法識(shí)別的３個(gè)信號(hào)成分瞬時(shí)頻率受噪音干擾波動(dòng)較大，對(duì)于信號(hào)突變成分突變時(shí)刻存在一定的偏差，而且ＨＨＴ方法的端點(diǎn)效應(yīng)影響很大。提出的方法３個(gè)信號(hào)成分瞬時(shí)頻率識(shí)別結(jié)果與理論值吻合的很好，只在端部由于小波端點(diǎn)效應(yīng)稍有偏離，但是遠(yuǎn)小于ＨＨＴ的影響。５移動(dòng)荷載試驗(yàn)５．１試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檫M(jìn)一步驗(yàn)證提出的方法，設(shè)計(jì)了一個(gè)移動(dòng)小車試驗(yàn)，采用馬達(dá)牽引小車通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)支鋼板梁來(lái)模擬移動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)時(shí)變特性。板梁尺寸為１０００ｍｍ×１５０ｍｍ×９ｍｍ，質(zhì)量為１０．５５５ｋｇ，采用圓鋼桿支撐模擬的簡(jiǎn)支

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3584007