一种风电支撑结构模态响应分量提取方法及系统技术方案

本公开提供了一种风电支撑结构模态响应分量提取方法及系统，所述方案包括：获取运行状态下风电支撑结构加速度响应信号；利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，获得若干固有模态函数；对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，基于所述概率密度函数曲线不同峰值数目，确定属于结构模态响应分量的固有模态函数，实现模态响应分量的提取。所述方案可以从运行状态下风电支撑结构振动响应信号中提取模态响应分量，为后续的结构损伤识别提供数据支持。损伤识别提供数据支持。损伤识别提供数据支持。

【技术实现步骤摘要】
一种风电支撑结构模态响应分量提取方法及系统


[0001]本公开属于信号分析与处理
，尤其涉及一种风电支撑结构模态响应分量提取方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]结构损伤识别是利用现场的无损传感技术，通过对包括结构振动响应在内的结构动力特性进行分析，达到识别结构损伤与性能变化过程的目的。由于大型工程结构与人们的生活息息相关，一旦出现问题将会对人们的生产和生活造成重大影响。因此，如何及时有效地发现结构潜在的破坏和损伤，评估结构的健康状况就成为一个亟待解决的问题。近年来，基于振动的结构损伤识别研究发展迅速。但是由于测量噪声的影响、模态参数的不完备性、系统输入信息难以获取以及环境因素的干扰等，致使结构损伤识别的准确率和鲁棒性有待提高。基于响应分析的结构损伤识别方法仅需要系统的输出数据，不必考虑系统的输入信息。
[0004]由于叶片旋转引起的谐波激励的影响，运行状态下的风电支撑结构振动响应信号中含有能量占比较高的谐波响应分量，导致基于振动响应分析的结构损伤识别效果欠佳，因此，在进行结构损伤识别之前需要先从运行状态下风电支撑结构振动响应信号中提取结构模态响应，然后再利用结构模态响应进行结构损伤识别研究。专利技术人发现，虽然国内外学者们已对谐波检测问题进行了大量的研究，提出了许多谐波检测的有效方法；但是，现有方法都存在一些问题，如丢失结构模态响应、污染原始数据以及模态混叠，严重影响谐波检测的精度，进而严重影响结构损伤识别的准确度。

技术实现思路

[0005]本公开为了解决上述问题，提供了一种风电支撑结构模态响应分量提取方法及系统，所述方案可以从运行状态下风电支撑结构振动响应信号中提取模态响应分量，为后续的结构损伤识别提供数据支持，有效提高结构损伤识别的精度。
[0006]根据本公开实施例的第一个方面，提供了一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，包括：
[0007]获取运行状态下风电支撑结构加速度响应信号；
[0008]利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，获得若干固有模态函数；
[0009]对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，基于所述概率密度函数曲线不同峰值数目，确定属于结构模态响应分量的固有模态函数，实现模态响应分量的提取。
[0010]进一步的，所述利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，具体为：对获取的结构加速度响应信号进行变分模态分解；基于快速傅里叶变换获得各固有模态函
数的频谱图，并利用所述频谱图判断是否发生模态重叠或模态裂解；当发生模态重叠或模态裂解时，对所述变分模态分解方法参数进行调整重新分解，直至获得含单一频率成分的固有模态函数分量。
[0011]进一步的，所述对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，具体为：绘制各个固有模态函数的概率密度函数曲线，基于所述概率密度曲线的不同峰值数量，对所述固有模态函数进行分类。
[0012]根据本公开实施例的第二个方面，提供了一种风电支撑结构模态响应分量提取系统，包括：
[0013]数据获取单元，其用于获取运行状态下风电支撑结构加速度响应信号；
[0014]固有模态函数获取单元，其用于利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，获得若干固有模态函数；
[0015]对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，基于所述概率密度函数曲线不同峰值数目，确定属于结构模态响应分量的固有模态函数，实现结构模态响应分量的提取。
[0016]根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种基于模态响应分量的风电支撑结构损伤识别方法，包括：
[0017]基于上述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，从运行状态下风电支撑结构振动响应信号中获得结构模态响应分量；
[0018]基于获得的结构模态响应分量，利用机器学习算法及模型修正方法，实现风电支撑结构的损伤识别。
[0019]根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法。
[0020]根据本公开实施例的第五个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法。
[0021]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0022]本公开所述方案提供了一种新颖的风电支撑结构模态响应分量提取方法，所述方案首先采用变分模态分解对结构振动响应信号进行分解处理，得到一系列固有模态函数IMF，利用IMF分量信号的概率密度函数曲线形状选择结构模态响应信号；所述方案能够有效解决由于叶片旋转引起的谐波激励对于结构损伤识别精度的影响，能够有效滤除运行状态下的风电支撑结构振动响应信号中含有的能量占比较高的谐波响应分量，从运行状态下风电支撑结构振动响应信号中精确提取模态响应分量，为后续的结构损伤识别提供数据支持，提高了结构损伤识别的精度。
[0023]本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
[0024]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示
意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0025]图1(a)为本公开实施例一中所述的结构模态响应分量的固有模态函数概率密度曲线示意图；
[0026]图1(b)为本公开实施例一中所述的谐波响应分量的固有模态函数概率密度曲线示意图；
[0027]图2为本公开实施例一中所述的风电支撑结构模态响应分量提取方法流程图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图与实施例对本公开做进一步说明。
[0029]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0030]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0031]在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0032]实施例一：
[0033]本实施例的目的是提供一种风电支撑结构模态响应分量提取方法。
[0034]如图2所示，一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，包括：
[0035]获取运行状态下风电支撑结构加速度响应信号；
[0036]利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，其特征在于，包括：获取运行状态下风电支撑结构加速度响应信号；利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，获得若干固有模态函数；对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，基于所述概率密度函数曲线不同峰值数目，确定属于结构模态响应分量的固有模态函数，实现模态响应分量的提取。2.如权利要求1所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，其特征在于，所述利用变分模态分解方法对所述加速度响应信号进行分解，具体为：对获取的结构加速度响应信号进行变分模态分解；基于快速傅里叶变换获得各固有模态函数的频谱图，并利用所述频谱图判断是否发生模态重叠或模态裂解；当发生模态重叠或模态裂解时，对所述变分模态分解方法参数进行调整重新分解，直至获得含单一频率成分的固有模态函数分量。3.如权利要求1所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，其特征在于，所述对所述固有模态函数的概率密度函数曲线进行分析，具体为：绘制各个固有模态函数的概率密度函数曲线，基于所述概率密度曲线的不同峰值数量，对所述固有模态函数进行分类。4.如权利要求1所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，其特征在于，所述固有模态函数的类别包括属于结构模态响应分量的固有模态函数及属于谐波响应分量的固有模态函数。5.如权利要求1所述的一种风电支撑结构模态响应分量提取方法，其特征在于，当所述固有模态函数的概率密度函数曲线中仅存在一个峰值时，则所述固有模态函数属于结构模态响...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁延松，王秋潇，刘国栋，刘秀丽，刘芸，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：