一种基于非线性调频模态分解的时变交叉模态识别方法技术

本发明专利技术属于土木工程结构健康监测数据分析技术领域，涉及一种基于非线性调频模态分解的时变交叉模态识别方法。首先，通过采用短时傅里叶变换计算采集到的加速度响应的时频分布，并提取时频分布的脊线；其次，利用各传感器位置的时频分布计算不同频率下的时间振型系数；然后，计算脊线时频点处的时间振型相关系数，联合脊线频率确定交叉模态的初始中心频率；最后，通过非线性调频模态分解方法提取交叉模态的瞬时频率。本发明专利技术采用时间振型相关系数确定初始中心频率，即便在时变结构中存在交叉模态的情况下也能对时变结构的各阶模态参数进行准确识别。数进行准确识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性调频模态分解的时变交叉模态识别方法


[0001]本专利技术属于土木工程结构健康监测数据分析
，涉及时变结构存在交叉模态的模态识别方法，具体为一种基于非线性调频模态分解的时变交叉模态识别方法。

技术介绍

[0002]结构模态参数包括模态频率、振型和阻尼比等，可以反应结构动力特性。在环境与时间的共同作用下，结构模态参数会随之发生变化，所以准确识别结构的时变模态参数十分关键。传统的模态参数识别方法假定结构是不随时间变化的，然而，运营状态下的土木工程结构动力特性往往会随时间发生改变，进而使模态参数表现出时变特性，传统的时不变模态识别方法不再适用。
[0003]时频分解方法能够捕捉信号中的时变频率，因此适用于时变模态参数的时变。经验模态分解方法和集合经验模态分解方法是经典的时频分解方法，但该方法缺乏数学理论依据，存在模态混叠与端点效应等问题。除此之外，变分模态分解算法通过求解变分约束问题的最优解来实现模态的分离，但无法直接获取时变结构参数。非线性调频模态分解方法能够用于频率变化范围较大时的信号分解，但对于模态识别并未有相关应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性调频模态分解的时变交叉模态识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对结构上各加速度传感器采集到的加速度响应进行短时傅里叶变换，得到时频分布；步骤2、计算时频分布对时间的偏导数，进一步计算i个传感器位置获得的时频脊线对应的频率F
i
(t,f)，i＝1,2,...,n，其中n为传感器个数，计算所有传感器位置对应的时频脊线频率的平均频率并将平均频率对应的时频点位置标记为步骤3、取第一个传感器位置的时频分布X1(t,f)作为参考，计算第i＝1,2,...,n个位置在第k个频率f
k
处的时间振型系数φ
i
(t,f
k
)；步骤4、提取时频点位置对应的时间振型系数并将其按传感器位置的顺序构造成振型向量：将t＝0时的时间记为t0，提取t0时刻对应的脊线频率其中m为初始中心频率的个数。计算各脊线频率的时间振型相关系数M
l
，选取M
l
≥1
‑
e时对应的时频点作为确定交叉模态的初始中心频率的时频点，e为误差值，其中初始中心频率确定为时间的函数，即步骤5、初始中心频率为计算模态分解过程中需要的调制和解调算子和计算两个解调信号和的初始值；步骤6、给出最小化目标函数约束条件为采用优化算法对目标函数中的u
l
、v
l
、f
l
(t)进行更新，将最终得到的f
l

【专利技术属性】
技术研发人员：姚小俊，吕玉春，吴迪，王东升，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：