結(jié)構(gòu)僅輸出的振動信號往往是各種源信號通過復(fù)雜規(guī)律形成的混合信號,對結(jié)構(gòu)損傷特征提取與數(shù)據(jù)挖掘造成了很大困難。對此,提出了一種基于盲源分離（BSS）理論的復(fù)雜度追蹤（CP）算法結(jié)合差分進化（DE）改進灰狼（GWO）算法優(yōu)化的支持向量機（SVR）用于解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模態(tài)與損傷識別;CP算法基于信號預(yù)測性函數(shù)通過使分離信號的時間預(yù)測性度量最大化找到其線性混合矩陣,使分離分量具有最小復(fù)雜度并據(jù)此估計源信號。利用CP算法對結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號進性分離得到信號分布向量（SDV）與分離源信號,通過定義差值曲率分布向量可以對結(jié)構(gòu)損傷位置進行準(zhǔn)確定位;對于損傷程度的識別,提出了一種DE改進的GWO對SVR進行優(yōu)化的算法,即在GWO算法迭代過程中利用差分進化思想引入動態(tài)縮放因子以及交叉概率因子提高搜索和收斂速度,擴大種群所搜范圍;利用不同工況下CP算法提取的差值曲率分布向量對結(jié)構(gòu)損傷程度進行識別。通過對海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)數(shù)值模型的分析,結(jié)果表明:CP算法對于高階模態(tài)參數(shù)識別較fastICA表現(xiàn)出較強的適應(yīng)性與優(yōu)越性;同時,DE-GWO能夠提高收斂速度,通過SVR算法對損傷的識別結(jié)果相比于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更加準(zhǔn)確。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(22)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)損傷識別流程

為研究CP算法對信號分布向量的提取以及對于高階模態(tài)的適應(yīng)性,建立圖2所示的單樁式海上風(fēng)電支撐結(jié)構(gòu)模型[17],將其結(jié)構(gòu)簡化為二維集中質(zhì)量模型。由于上部風(fēng)機、艙室以及載荷的作用下,通常具有一定的非零初始位移。因此,在模型簡化時,求解的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)是非零初始條件下的。為方便計算,參數(shù)設(shè)置為集中質(zhì)量m1=200,m2=m3=…=m9=100, m10=300;剛度k1=k2=…=k9=10, k10=20。阻尼設(shè)置為c=0.01·m+0.001·k。自由振動條件下:設(shè)基礎(chǔ)頂部節(jié)點由于受沖擊載荷作用下有一初始位移值,采樣頻率設(shè)置為20 Hz,獲取時間歷程為1 000 s的結(jié)果響應(yīng)。隨機振動條件下:為激發(fā)全部模態(tài)以及研究隨機振動響應(yīng),假設(shè)基礎(chǔ)節(jié)點2處的波浪力采用圖3所示的隨機激勵。風(fēng)載荷和風(fēng)機載荷對單樁結(jié)構(gòu)的作用采用式(29)進行模擬計算。同樣,采樣頻率設(shè)置為20 Hz,獲取時間歷程為1 000 s的結(jié)果響應(yīng)。圖3 波浪載荷模擬

圖2 單樁式海上風(fēng)電基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)f(t k )= ∑ n=1 3 A n e ξ n t k cos (2πf n t k +θ n ) (29)

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ITD復(fù)雜度和PSO-SVM的滾動軸承故障診斷[J]. 張小龍,張氫,秦仙蓉,孫遠韜.  振動與沖擊. 2016(24)
[2]Hybridizing grey wolf optimization with differential evolution for global optimization and test scheduling for 3D stacked SoC[J]. Aijun Zhu,Chuanpei Xu,Zhi Li,Jun Wu,Zhenbing Liu.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2015(02)
[3]振動信號處理方法綜述[J]. 李舜酩,郭海東,李殿榮.  儀器儀表學(xué)報. 2013(08)
[4]基于支持向量機的大跨度拱橋損傷識別方法研究[J]. 劉春城,劉佼.  振動與沖擊. 2010(07)

博士論文
[1]基于獨立分量分析的結(jié)構(gòu)模態(tài)分析與損傷診斷[D]. 靜行.武漢理工大學(xué) 2010
[2]支持向量機方法在結(jié)構(gòu)損傷識別中的應(yīng)用[D]. 張茂雨.同濟大學(xué) 2007

碩士論文
[1]初始條件下海洋結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析方法及試驗研究[D]. 秦俊飛.中國海洋大學(xué) 2015



本文編號：3385854