基于希尔波特—黄变换（HHT）的海洋平台结构模态参数识别方法研究
模态参数识别是结构健康监测技术的基础性和关键性的环节。基于结构动力学的模态参数识别方法，在科学研究的意义上，不仅涉及到结构动力学理论和试验技术的深入研究，而且还涉及到对信号测试、信息数据处理新方法的相关研究。希尔伯特一黄变换㈣的重要应用价值在于其提供了描述信号瞬时变化特征的手段，因而适用于处理非线性及非平稳等具有明显瞬时变化特征的信号。目前希尔伯特-黄变换(HHT)己在海洋、地震、生物工程、结构健康监测等实际应用中显示出了独特的优点。但这一方法提出的时间还不长，在理论的建立和方法的完善等方面还有待继续深入研究。本论文主要围绕HHT方法在海洋平台模态参数识别中遇到的模态混淆问题进行了以下分析和研究。
本文首先对现有的模态混淆问题的解决方法的理论和计算步骤进行了详细的介绍，指出了这些方法存在的问题；对其中的伪信号技术进行了主要研究，对伪信号的频率、幅值的选取方法进行了改进，通过数值算例对改进后伪信号技术进行了验证。数值计算结果表明，采用改进后伪信号技术的经验模态分解(EMD)方法得到的固有模态函数(IMFs)更加准确。
数值模拟了两自由度系统的两个模型，这两个模型的阻尼比设定值不同，固有频率的比值设定在易使EMD方法产生模态混淆的范围内。分别使用标准HHT方法，采用间断检测准则、Fourier滤波器、伪信号技术和改进伪信号技术的HHT方法识别系统的模态参数。通过对识别结果的分析对比表明，采用：Fourier滤波器的HHT方法和采用改进伪信号技术的HHT方法对阻尼比较大结构的模态参数识别精度较高，适用于海洋平台结构的模态参数识别。
建立了海洋平台结构有限元模型，通过模态分析得到其理论模态参数；然后在瞬时荷载的激励下得到有限元模型和实际结构的振动响应，利用采用Fourier滤波器的HHT方法和采用改进伪信号技术的HHT方法识别其模态参数。结果对比表明，采用Fourier滤波器的HHT方法和采用改进伪信号技术的HHT方法可以准确的识别结构的模态参数。采用改进伪信号技术的HHT方法对实际平台的模态参数识别结果相对更加准确、合理。
海洋平台;模态参数识别;经验模态分解;模态混淆;间断检测准则;伪信号;健康监测技术;结构动力学
中国海洋大学
硕士
港口、海岸及近海工程
李华军
2007
中文
TP391.4;P715.41
81
2007-08-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）