專利名稱：基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用于模態(tài)參數(shù)識(shí)別的方法，尤其是一種應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)中密集模態(tài)的參數(shù)識(shí)別的方法。
背景技術(shù)：
小波變化最早與20世紀(jì)80年代由莫雷特和Grossman共同提出[1]，Mallat于1989 年提出了多尺度分析的思想，建立了信號(hào)分解與重構(gòu)的小波變換方法[2]。DaUbeChieS[3_4] 提出了一組有限支撐的正交小波，建立了小波分析和離散信號(hào)分析之間的關(guān)系，并得到了廣泛的應(yīng)用。小波變換提供了一個(gè)可變的時(shí)間-頻率窗，在分析高頻信號(hào)時(shí)自動(dòng)變窄，而分析低頻信號(hào)時(shí)自動(dòng)變寬。模態(tài)參數(shù)包含著系統(tǒng)的主要特征，準(zhǔn)確識(shí)別系統(tǒng)各階模態(tài)參數(shù)對(duì)工程研究具有很重要的意義。小波變換具有良好的時(shí)域分析能力，在許多科學(xué)領(lǐng)域都取得了成功的應(yīng)用。小波變換的許多優(yōu)良特性決定了其在模態(tài)參數(shù)識(shí)別領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前
旦
ο基于小波分析的系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別越來(lái)越受到關(guān)注，利用小波變換進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別比較多見(jiàn)。而且，由眾多參考文獻(xiàn)可知，小波分析是進(jìn)行系統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的有效途徑之一。如M. Ruzzene和W. J. Staszewskit5^利用連續(xù)小波變換識(shí)別模態(tài)頻率和阻尼比， P. Argoul等[7]引入Cauchy小波用來(lái)識(shí)別模態(tài)頻率、振型和阻尼比，T_P. Le等[8]對(duì)系統(tǒng)的自由響應(yīng)進(jìn)行連續(xù)小波變換，識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。J. Lardies和J. Slavic等人[9_1(1]也研究基于連續(xù)小波變換的模態(tài)參數(shù)識(shí)別問(wèn)題。然而在密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別中，小波中心頻率和帶寬的選擇對(duì)識(shí)別精度有著十分重要的影響。國(guó)內(nèi)外學(xué)者雖對(duì)應(yīng)用莫雷特小波變換進(jìn)行結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)也進(jìn)行過(guò)研究[11]， 但是在這一領(lǐng)域，仍然有一些問(wèn)題尚未解決或未引起足夠的重視(1)應(yīng)用莫雷特小波變換方法識(shí)別結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)時(shí)，密集模態(tài)的定義有待更準(zhǔn)確地量化，而且模態(tài)混疊程度和阻尼比的關(guān)系還有待明確。(2)小波變換中心頻率的取值和小波幅值擬合區(qū)間的取值是否合理對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度的影響較大。而這兩者的選取往往帶有主觀性。(3)應(yīng)用莫雷特小波變換進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別，尚未形成一套規(guī)范化的利用莫雷特小波變換進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的流程。參考文獻(xiàn)[l]Grosssman. A,莫雷特· J. Decomposition of Handy Function into Square Integrable Wavelets of Consistant Shape[C]· SIAM，1984，15(4) :736_783[2]S. G. Mallat. A Theory for Multiresolution Signal Decomposition :the Wavelet Representation[C]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1989，11(7) 674 693.[3]I.Daubechies. Orthonarmal Bases of Compactly Supported Wavelets[J]. Communication in Pure and Applied Mathematics,1988, (41) :909 996.
[4]Daubecies I.Ten Lecture on Wavelet. Society for Industrial and Applied Mathematics Philadelphia, Pennsylvania,1992.[5]M. Ruzzene,A. Fasana,L. Garibaldi and B. Piombo. Natural Frequencies and Dampings Identification Using Wavelet Transform !Application to Real Data[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,1997,11(2) :207 218.[6]ff. J. Staszewski. Identification of Damping in MDOF Systems Using Time-Scale Decomposition[J]. Journal of Sound and Vibration,1997,203(2) :283 305.[7]P. Argoul, T~P. Le. Instantaneous Indicators of Structural Behavior Based on Continuous Cauchy Wavelet Transform[J]. Mechanical Systems and Signal Processing,2003，17 243 250.[8] T-P. Le, P. Argoul. Continuous Wavelet Transform for Modal Identification Using Free Decay Response[J]. Journal of Sound and Vibration, 2004，277 73 100.[9]J. Lardies, S. Gouttebroze. Identification of Modal Parameters Using the Wavelet Transform[J]. International Journal of Mechanical Sciences,2002,44 2263 2283.[10]J. Slavic, I.Simonovski, M. Boltezar. Damping Identification Using a Continuous Wavelet Transform-Application to Real Data[J]. Journal of Sound and Vibration,2003,262 291 307.[ll]Lardies J,Ta M N, Berthither M. Modal parameter estimation based on the wavelet transform of output data[J]. Archive of Applied Mechanic,2004,73 718-733.

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，重點(diǎn)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)密集模態(tài)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化定義，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)了小波變換識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的方法，提出了小波中心頻率的優(yōu)化算法，從而利用其進(jìn)行基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別的方法。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)以上的技術(shù)目的，本發(fā)明的基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法為1)應(yīng)用莫雷特小波，取&為小波中心頻率對(duì)結(jié)構(gòu)自由衰減響應(yīng)進(jìn)行變換得到小波指標(biāo)WgX (a，b)，其中，a為小波伸縮因子，b為小波平移因子；2)在b e [β Δ ,Τ-β At]范圍內(nèi)對(duì)小波指標(biāo)WgX (a，b)進(jìn)行累加得出小波累積能量譜AES，小波累積能量譜AES的計(jì)算公式如下
權(quán)利要求
1. 一種基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)應(yīng)用莫雷特小波，取fo為小波中心頻率對(duì)結(jié)構(gòu)自由衰減響應(yīng)進(jìn)行變換得到小波指標(biāo) WgX (a, b)，其中，a為小波伸縮因子，b為小波平移因子；2)在be [β Δ ,Τ-β At]范圍內(nèi)對(duì)小波指標(biāo)Wgx (a，b)進(jìn)行累加得出小波累積能量譜AES，小波累積能量譜AES的計(jì)算公式如下
全文摘要
基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法在莫雷特小波變換理論的基礎(chǔ)上使用改進(jìn)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法，對(duì)小波幅值曲線和小波相位曲線的分析來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的各階模態(tài)頻率和模態(tài)阻尼。本發(fā)明量化定義了土木工程結(jié)構(gòu)密集模態(tài)判定標(biāo)準(zhǔn)，提出根據(jù)小波累積能量譜確定結(jié)構(gòu)頻率的方法，建立了小波中心頻率優(yōu)化算法，改進(jìn)了對(duì)應(yīng)用小波變換進(jìn)行阻尼比識(shí)別的方法，在此基礎(chǔ)上提出了基于莫雷特小波變換的結(jié)構(gòu)密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法的整套流程。該方法提高了小波變換識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的精度，有效地避免了“邊端效應(yīng)”對(duì)其造成的影響，克服了小波變換中心頻率選取和小波幅值擬合區(qū)間選取的主觀性、經(jīng)驗(yàn)性和盲目性，必將得到廣泛的應(yīng)用和推廣。
文檔編號(hào)G06K9/62GK102222219SQ20111016386
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者丁幼亮, 周廣東, 孫鵬, 宋永生, 李愛(ài)群 申請(qǐng)人:東南大學(xué)