【技术实现步骤摘要】
一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法
本专利技术涉及结构外荷载识别
，具体涉及一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法。
技术介绍
准确获取结构外荷载在各类工程(如：航空航天、车辆工程、船舶工程、土木工程、机械自动化)的安全性研究中具有基础性的实用价值，能为结构设计、监测、评估、维护、控制以及加固等提供重要的参考信息。确定外荷载包括有直接测量法和间接测量法，其中直接测量法指通过各类力传感器直接测量接触力的大小。然而，由于环境、测量费用、测量设备等因素的影响，许多结构外荷载难以通过直接测量获取，如结构风外荷载、移动车辆引起的桥面外荷载、机械加工的接触外荷载等。因此，利用实测响应识别外荷载的间接测量法具有其优势。特别的，随着结构健康监测(StructuralHealthMonitoring,SHM)技术的发展与应用，结构外荷载识别作为SHM的关键技术之一更凸显其重要的工程意义与迫切的市场需求。长期以来，科研工作者十分重视结构动态外荷载识别技术的研究，迄今已发展了不少行之有效的动态外荷载识别技术。例如中国专利(专利申请号：CN20151075297...
【技术保护点】
1.一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法，其特征在于，所述的外荷载实时识别方法包括步骤如下：R1、采用加速度计实时拾取结构动态响应；R2、依据结构设计参数建立有限元模型；R3、通过现场试验实测获取包括结构频率、阻尼在内的模态参数，依据实测模态参数修正有限元模型，并利用修正后的模型计算结构各阶频率与振型；R4、采用移动矩形窗实时截取响应数据；R5、采用截断响应稀疏分解法识别当前矩形窗对应外荷载；R6、移动矩形窗截取下一个窗对应的响应数据，并重复步骤R5与步骤R6直到任务结束；若同个时刻被不同矩形窗所包括，则该时刻最终识别结果取为多个识别结果的平均值，其中，不同识别结果对应不同矩形窗。
【技术特征摘要】
1.一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法，其特征在于，所述的外荷载实时识别方法包括步骤如下：R1、采用加速度计实时拾取结构动态响应；R2、依据结构设计参数建立有限元模型；R3、通过现场试验实测获取包括结构频率、阻尼在内的模态参数，依据实测模态参数修正有限元模型，并利用修正后的模型计算结构各阶频率与振型；R4、采用移动矩形窗实时截取响应数据；R5、采用截断响应稀疏分解法识别当前矩形窗对应外荷载；R6、移动矩形窗截取下一个窗对应的响应数据，并重复步骤R5与步骤R6直到任务结束；若同个时刻被不同矩形窗所包括，则该时刻最终识别结果取为多个识别结果的平均值，其中，不同识别结果对应不同矩形窗。2.根据权利要求1所述的一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法，其特征在于，所述的矩形窗基于考虑长时外荷载识别问题，定义如下：记初始时刻为t1＝0s，选用窗长为T的移动矩形窗从实时采样数据中截取数据，其中，T≤Ttotal，Ttotal表示待识别总时长，各矩形窗对应的时间区间依次为：(t1,t1+T]、(t2,t2+T]、……、(ti,ti+T]、(ti+1,ti+1+T]、……；其中ti表示第i个矩形窗的起始时刻，ts＝ti+1-ti表示窗移动步长，需满足ts≤T。3.根据权利要求1所述的一种基于截断响应稀疏分解法的外荷载实时识别方法，其特征在于，所述的步骤R5、采用截断响应稀疏分解法识别当前矩形窗对应外荷载过程如下：R501、考虑线性结构受外荷载作用，由冲量定理知，某测点响应表示为：式中，b(t)表示t时刻响应，f(t)表示动态外荷载，函数h(t)表示单位脉冲响应函数；R502、将公式(1)近似离散表示为：式中，Δt表示外荷载离散时间间隔，k表示区间(0,t]等效划分成k小段；R503、若区间(0,T]内共有m个采样点与n个外荷载离散点，由公式(2)建立m个线性方程组，矩阵形式为：b＝Aff(3)式中，b∈Rm×1表示测点响应，f∈Rn×1表示离散外荷载，Af∈Rm×n表示系统矩阵；R504、考虑正则坐标，采用结构的前n阶振动方程近似表示原系统，则相应初始条件近似表示为：式中，yNi(0)分别表示第i阶初始模态速度和初始模态位移；R505、由公式(4)中第j个单位分量Y＝[0(1),…,0(j-1),1(j),0(j+1),…,0(2n)]T引起的测点响应可由相应阶的控制方程结合模态振型计算，因此，由初始条件Y引起的测点响应表示为：b＝AYY(5)式中，AY表...
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