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    基于流激響應(yīng)偽信號(hào)處理的拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別方法

    2021-10-18 11:00宋蕾劉中明盛明強(qiáng)
    人民長(zhǎng)江 2021年9期
    關(guān)鍵詞:信號(hào)處理分量模態(tài)

    宋蕾 劉中明 盛明強(qiáng)

    摘要:針對(duì)高拱壩流激響應(yīng)信號(hào)中內(nèi)蘊(yùn)噪聲易造成泄流結(jié)構(gòu)運(yùn)行模態(tài)識(shí)別失真的問題,提出了一種基于流激響應(yīng)偽信號(hào)處理的高拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別方法??紤]到高拱壩泄流振動(dòng)實(shí)測(cè)響應(yīng)信號(hào)易被噪聲掩蓋等特點(diǎn)造成的真實(shí)信號(hào)難以提取問題,在分析高拱壩結(jié)構(gòu)模態(tài)混淆產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,對(duì)其響應(yīng)序列中可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)模態(tài)失真的帶寬信號(hào)摻入人工偽信號(hào),以提升其信號(hào)序列的頻部顯著性。據(jù)此,提出了自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的密頻結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)分解方法,進(jìn)而運(yùn)用希爾伯特-黃變換方法與隨機(jī)減量技術(shù)對(duì)其運(yùn)行模態(tài)加以識(shí)別。工程實(shí)例表明:所提方法能夠有效抑制高拱壩結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別中的模態(tài)混淆現(xiàn)象,同時(shí)還可避免模態(tài)信息丟失,提高參數(shù)識(shí)別精度。

    關(guān) 鍵 詞:高拱壩;流激振動(dòng);模態(tài)混淆;偽信號(hào)處理;參數(shù)識(shí)別

    中圖法分類號(hào):TV122

    文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

    文章編號(hào):1001-4179(2021)09-0178-08

    DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.09.029

    0 引 言

    隨著錦屏一級(jí)、小灣、溪洛渡等具有高泄洪功率、大泄流量的特高拱壩的運(yùn)行,高拱壩的運(yùn)行與安全管理難度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了當(dāng)前的認(rèn)知,依托監(jiān)測(cè)資料有效開展大壩結(jié)構(gòu)運(yùn)行安全性態(tài)判診和損傷識(shí)別是壩工領(lǐng)域研究的前沿問題。泄洪水流誘發(fā)的壩身結(jié)構(gòu)振動(dòng)問題是壩工領(lǐng)域研究的難點(diǎn)與重點(diǎn),獲取合理的泄流結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)是有效判診結(jié)構(gòu)運(yùn)行健康狀態(tài)的重要技術(shù)手段之一[1-2]。高拱壩由于難以實(shí)施有效的人工激勵(lì)及難以確定水流荷載等原因,從工作環(huán)境泄流激勵(lì)下結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的角度,利用實(shí)測(cè)壩體泄流振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別在近年來已成為研究的熱點(diǎn)問題之一[3-4]。

    環(huán)境激勵(lì)下壩體結(jié)構(gòu)模態(tài)識(shí)別的方法主要有頻域分解法[5]、隨機(jī)子空間法(Stochastic Subspace Identification,SSI)[6]、隨機(jī)減量法(Random Decrement Technique,RDT)[7]、希爾伯特-黃變換(Hilbert-Huang Transform,HHT)[8]等。李火坤等[9]將頻域分解法應(yīng)用于高拱壩洪水激勵(lì)運(yùn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別,驗(yàn)證了只采用壩體泄流時(shí)結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別的可行性。田鵬明等[10]采用RDT方法對(duì)懸臂梁進(jìn)行模態(tài)識(shí)別,但隨機(jī)減量方法在處理非平穩(wěn)信號(hào)時(shí)顯得無能為力。HHT是由黃鍔等[11]提出的一種非線性數(shù)據(jù)自適應(yīng)分析方法,先由經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)提取原信號(hào)的本征模態(tài)函數(shù)(Intrinsic Mode Function,IMF),再利用Hilbert變換識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)信息。想要精確辨識(shí)出結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù),對(duì)被識(shí)別信號(hào)有較高的質(zhì)量要求,但在工程實(shí)際中,泄流激勵(lì)下高拱壩振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)大多表現(xiàn)出非平穩(wěn)、非線性特征[12-13]。經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的優(yōu)點(diǎn)在于能較好地自適應(yīng)對(duì)非平穩(wěn)信號(hào)進(jìn)行分解,而EMD分解過程中的一個(gè)重要局限就是模態(tài)混淆問題。Huang[11]在對(duì)含間歇信號(hào)的分解研究中提出通過預(yù)先規(guī)定極點(diǎn)間距的最大值實(shí)現(xiàn)間斷判別從而抑制模態(tài)混淆的思想。將間斷事件視作高頻信號(hào),使振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)經(jīng)小波[14]等方法分解組合后再進(jìn)行EMD分解是信號(hào)濾波法的解決路徑,但在濾波后仍會(huì)有異常信號(hào)及噪聲殘留,濾除效果不佳。輔助信號(hào)加入法[15]是通過在原始信號(hào)中添加一定頻率幅值的輔助信號(hào),使重構(gòu)后的新信號(hào)分布趨于均勻化,收攏異常端點(diǎn)值,實(shí)現(xiàn)抑制模態(tài)混淆的效果。María E.Torres等[16]提出了自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN),其本質(zhì)是基于EMD的發(fā)展和改進(jìn),能夠有效抑制間歇信號(hào)對(duì)分解影響的同時(shí)較好地消除輔助殘余噪聲。

    振動(dòng)信號(hào)分解是結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的基礎(chǔ),且不同本征模態(tài)函數(shù)質(zhì)量會(huì)干擾后續(xù)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的精度,而發(fā)生模態(tài)混淆則會(huì)極大程度上影響分解質(zhì)量[17-18]。由于考慮到大壩結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量是變化的且實(shí)測(cè)資料易受噪聲干擾,導(dǎo)致所測(cè)信號(hào)時(shí)常包含間斷事件及密集模態(tài)兩個(gè)方面。為此,本文針對(duì)高拱壩泄流振動(dòng)信號(hào)分解中的模態(tài)混淆現(xiàn)象,綜合考慮兩方面因素作用,提出了偽信號(hào)處理技術(shù)聯(lián)合CEEMDAN分解的信號(hào)分解方法,并將該方法應(yīng)用于HHT-RDT模態(tài)參數(shù)識(shí)別中。本文分別通過仿真信號(hào)與某實(shí)測(cè)高拱壩結(jié)構(gòu)原型振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了其在模態(tài)識(shí)別過程中的有效性。本文所提方法在避免模態(tài)信息丟失的同時(shí),可提高模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度,具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。

    1 高拱壩振動(dòng)信號(hào)分解的模態(tài)混淆處理

    任一復(fù)雜的信號(hào)均可分解為多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)之和,將EMD分解用于原始信號(hào)后可得到i階IMF分量yi(t)和一個(gè)殘余分量r(t),其中各階IMF應(yīng)是單一頻率的,然而當(dāng)原始信號(hào)序列中存在信號(hào)間斷或有2個(gè)及以上模態(tài)頻率相近時(shí),如直接對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行EMD分解則會(huì)導(dǎo)致前幾階IMF發(fā)生混淆[19],不能準(zhǔn)確獲取被測(cè)結(jié)構(gòu)真實(shí)的各階模態(tài)參數(shù)。根據(jù)模態(tài)混淆的成因,具體可分為模態(tài)混與模態(tài)疊兩種:模態(tài)混多因原始信號(hào)存在間斷事件導(dǎo)致,經(jīng)EMD分解后恒定模態(tài)的部分和瞬態(tài)模態(tài)被分解于同一IMF中;模態(tài)疊則因被測(cè)工程為密頻結(jié)構(gòu),多個(gè)頻率相近的模態(tài)經(jīng)EMD分解后處于同一IMF中,或單階模態(tài)被分解于多個(gè)IMF中的現(xiàn)象[20]。

    高拱壩泄流時(shí)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)中既混有間歇高頻干擾信號(hào),又存在模態(tài)頻率相近的信號(hào),即實(shí)測(cè)信號(hào)存在間斷事件與密集模態(tài)兩方面影響,故而高拱壩泄流結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)中存在模態(tài)混與模態(tài)疊的雙重影響。據(jù)此,為合理獲取結(jié)構(gòu)的真實(shí)模態(tài)信息,本文針對(duì)上述2種模態(tài)混淆的影響方式,結(jié)合自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與偽信號(hào)處理技術(shù)分別對(duì)模態(tài)混與模態(tài)疊加以處理。技術(shù)路線如圖1所示。

    1.1 自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解

    自適應(yīng)噪聲完備集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法是María E.Torres等[16]于2011年提出的一種高效且平穩(wěn)性較好的信號(hào)處理方法。該方法在集合經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的基礎(chǔ)上,在信號(hào)分解的每一階段添加自適應(yīng)白噪聲,使原始信號(hào)中的極值分布趨于平均,可有效遮覆其間的高頻間歇及噪聲等異常干擾信號(hào),并通過自適應(yīng)地調(diào)節(jié)加噪分量降低了分解過程的篩選次數(shù)。CEEMDAN能有效地抑制傳統(tǒng)EMD分解中存在的模態(tài)混現(xiàn)象,使降噪后的振動(dòng)信號(hào)分解結(jié)果更加精準(zhǔn),干擾成分更低。以某信號(hào)x(n)為例,進(jìn)行CEEMDAN過程如下。

    混合信號(hào)分別經(jīng)過EMD及CEEMDAN分解,得到的結(jié)果如圖2所示。

    由圖2(a)可知,EMD分解后得到的前3階IMF均發(fā)生了混淆,難以辨識(shí)初始信號(hào)構(gòu)成成分;由圖2(b)可看出,經(jīng)CEEMDAN分解后的第2階IMF為脈沖干擾信號(hào),第4階為有交疊部分的間歇干擾信號(hào),第6階則是原始真實(shí)信號(hào)。因此,相比EMD方法,CEEMDAN在分解含有2種以上的干擾信號(hào)時(shí)仍能將瞬態(tài)信號(hào)與恒定模態(tài)有效分離,較好地提取出原始真實(shí)信號(hào)部分。然而,可同時(shí)從圖中看出當(dāng)兩個(gè)單頻信號(hào)的頻率較為接近時(shí),CEEMDAN無法對(duì)其引發(fā)的模態(tài)疊現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別。

    1.2 偽信號(hào)處理技術(shù)

    當(dāng)信號(hào)中存在2個(gè)及以上頻率相近的混淆信號(hào)時(shí),直接采用EMD算法對(duì)其分離將會(huì)導(dǎo)致模態(tài)疊。信號(hào)的可分解性與其相近本征模態(tài)函數(shù)的模態(tài)頻比與幅值頻比有關(guān)[21],當(dāng)混淆信號(hào)的頻率之比fa/fb≥2時(shí),各組合單頻信號(hào)可經(jīng)EMD算法進(jìn)行分離,然而當(dāng)混淆信號(hào)的頻率之比0.5≤fa/fb<2時(shí),采用EMD算法分解的IMF明顯失真。假設(shè)某原始信號(hào)x(t)由頻率為2.5 Hz、振幅為3 μm和頻率為1.5 Hz、振幅為2 μm的理想簡(jiǎn)諧振動(dòng)x1(t)和x2(t)組合而成,如公式(13)所示,其采樣點(diǎn)長(zhǎng)度2 000,采樣頻率100 Hz。

    采用EMD算法對(duì)該信號(hào)x(t)進(jìn)行分解,如圖3可見,第一階本征模態(tài)函數(shù)y1(t)(高頻分量)發(fā)生模態(tài)混淆,且第二階本征模態(tài)函數(shù)y2(t)(低頻分量)與原始真實(shí)信號(hào)振幅不符。

    因高拱壩大多都是密頻結(jié)構(gòu),其相近模態(tài)頻率比多在0.5~2.0,為較好地解決相近頻率導(dǎo)致的模態(tài)疊,本文采用偽信號(hào)處理技術(shù)[22]對(duì)其加以處理。該方法是通過將一組易于被提取的IMF產(chǎn)生混淆的信號(hào)加入到原始信號(hào)中提升其信號(hào)序列的頻部顯著度,以模態(tài)混淆來抑制模態(tài)混淆現(xiàn)象發(fā)生的方法。因添加的偽信號(hào)為已知的單個(gè)正弦波信號(hào),故可設(shè)法將其從提取的IMF中去除。相比帶通濾波法通過不斷縮小濾波頻帶區(qū)間的大小來抑制模態(tài)混淆,偽信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于較大程度上保障了信號(hào)的完備性和連貫性。

    偽信號(hào)處理技術(shù)的計(jì)算步驟為:

    該方法中,如何確定合適的振幅與頻率參數(shù),是合理選取偽信號(hào)的關(guān)鍵。相關(guān)研究[23]指出當(dāng)偽信號(hào)頻率取2fb≤fs≤2fa時(shí),原信號(hào)低頻頻部不與偽信號(hào)發(fā)生混合,且高頻頻部與偽信號(hào)發(fā)生混摻,具有較好的分解結(jié)果。偽信號(hào)振幅a0的選擇亦會(huì)影響分離性能,考慮到高拱壩泄流振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)先前各模態(tài)分量的振幅值無法得到,故而采用原信號(hào)的最大振幅值當(dāng)作偽信號(hào)振幅。在此,對(duì)式(13)引入偽信號(hào)m(t)=4sin(7πt),根據(jù)上述步驟對(duì)其進(jìn)行分解,所獲取的前兩階模態(tài)函數(shù)的時(shí)程過程如圖4所示。

    由圖4可以看出,混合信號(hào)經(jīng)偽信號(hào)處理后分解得到的兩階模態(tài)分量未發(fā)生模態(tài)混淆,因此可有效解決信號(hào)分解時(shí)所產(chǎn)生的模態(tài)疊問題。

    2 抑制模態(tài)混淆的高拱壩模態(tài)參數(shù)識(shí)別理論

    2.1 基于改進(jìn)HHT結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法

    高拱壩實(shí)測(cè)泄流振動(dòng)響應(yīng)往往為非平穩(wěn)信號(hào),原始響應(yīng)信號(hào)同時(shí)包含壩體自身自由振動(dòng)與泄洪水流受迫振動(dòng),通過隨機(jī)減量法從原始信號(hào)中提取壩體自由振動(dòng)的模態(tài)信息后,應(yīng)用Hilbert變換進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別。本文將RDT與HHT方法相結(jié)合,先將原始信號(hào)經(jīng)CEEMDAN分解,再采用RDT方法提取各階分量的特征信息,最后運(yùn)用Hilbert變換和最小二乘擬合識(shí)別結(jié)構(gòu)頻率與阻尼比。

    2.2 高拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別

    針對(duì)傳統(tǒng)HHT結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別的模態(tài)混淆問題,應(yīng)用帶通濾波和偽信號(hào)處理控制CEEMDAN的分解過程,可避免因間斷事件和密集模態(tài)造成的模態(tài)混淆。將改進(jìn)后的方法稱為基于流激響應(yīng)偽信號(hào)處理的高拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別方法,具體實(shí)施步驟如下:

    (1)對(duì)降噪預(yù)處理后的實(shí)測(cè)高拱壩泄流振動(dòng)信號(hào),繪制歸一化后總功率譜密度曲線。根據(jù)功率譜圖選擇合適頻帶對(duì)信號(hào)進(jìn)行帶通濾波,得到不同頻帶分量。

    (2)繪制各頻帶分量的歸一化功率譜圖,判斷頻帶內(nèi)是否包含不同模態(tài)信息。

    (3)若只含單階模態(tài)信息,則直接對(duì)頻帶分量進(jìn)行CEEMDAN分解,并選擇與原始信號(hào)偏差系數(shù)小的模態(tài)作為本征模態(tài)函數(shù);若包含多階模態(tài)信息,則利用偽信號(hào)處理技術(shù)聯(lián)合CEEMDAN分解將產(chǎn)生模態(tài)混淆的不同模態(tài)分離,再提取相應(yīng)的本征模態(tài)函數(shù)。

    (4)對(duì)得到的IMF進(jìn)行隨機(jī)減量處理,并用希爾伯特變換和最小二乘擬合識(shí)別模態(tài)參數(shù)?;诹骷ろ憫?yīng)偽信號(hào)處理的高拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別計(jì)算流程如圖5所示。

    3 案例分析

    3.1 工程背景

    位于四川省雅礱江下游的二灘拱壩為典型混凝土雙曲高拱壩,壩頂高程1 205 m,最大壩高240 m,壩頂弧長(zhǎng)774.65 m。為監(jiān)測(cè)大壩的工作性態(tài),在拱圈處2~38號(hào)壩段自左到右每隔5個(gè)壩段布置一個(gè)傳感器(編號(hào)為B1-B7),壩體原型及測(cè)點(diǎn)分布情況如圖6所示。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中動(dòng)位移傳感器為DP地震式低頻振動(dòng)位移傳感器,其頻響范圍0.35~200.00 Hz,靈敏度為8~15 mV/μm。采用DASP數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)進(jìn)行采樣,采樣時(shí)間為300 s,采樣頻率200 Hz,共采集60 000個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。在數(shù)據(jù)采集時(shí),因?qū)崪y(cè)拱壩流激振動(dòng)響應(yīng)易混入背景噪聲和諸多干擾信號(hào)而淹沒結(jié)構(gòu)的真實(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù),通過對(duì)比分析各工況的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),選取3~5表孔全開時(shí)的典型泄洪工況,進(jìn)行壩體工作參數(shù)模態(tài)識(shí)別。

    3.2 高拱壩泄流結(jié)構(gòu)運(yùn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別

    以典型泄洪工況下左壩肩B6測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)為例,采用小波閾值-EMD方法對(duì)信號(hào)初步降噪預(yù)處理,消除信號(hào)中的毛刺。信號(hào)時(shí)程及其歸一化功率譜密度曲線如圖7所示。

    從圖7可以看出,功率譜密度曲線在1.5,2.2,2.8,3.6 Hz處存在明顯的峰值,據(jù)此取通帶1~2,2~3,3~4,4~5,5~6,6~10 Hz進(jìn)行帶通濾波,得到分量x1,x2,x3,x4,x5和x6,并做出濾波后各分量的功率譜密度圖,如圖8所示。

    從圖8可以看出,x1、x3和x5分量的功率譜密度圖為單峰曲線,故可對(duì)x1、x3和x5直接進(jìn)行CEEMDAN分解,并選擇與原信號(hào)偏差系數(shù)小的模態(tài)分量作為本征模態(tài)函數(shù);而x2、x4和x6的功率譜密度圖上含有2個(gè)峰值信號(hào),表示這3個(gè)帶寬信號(hào)分量中包含兩種不同模態(tài)信息,將偽信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用到x2、x4和x6分量中分別提取對(duì)應(yīng)模態(tài)。

    以帶通濾波后的x2分量為例,從x2的功率譜密度曲線可以看出在2.2 Hz和2.8 Hz處存在峰值,引入偽信號(hào)m(t)=4.5sin(9πt),其中偽信號(hào)的頻率取4.5 Hz、幅值取x2的最大振幅4.5 μm。經(jīng)偽信號(hào)處理技術(shù)后得到x2不同分量時(shí)程圖及功率譜密度圖見圖9。圖中兩個(gè)分量的功率譜密度圖均為單峰曲線,表明偽信號(hào)處理技術(shù)有效解決了信號(hào)分解中的模態(tài)混淆問題。

    同理,對(duì)x4和x6分量進(jìn)行處理即可得到B6測(cè)點(diǎn)原始信號(hào)的前10階模態(tài)分量。最后,對(duì)各IMF應(yīng)用隨機(jī)減量法提取出每個(gè)分量的自由衰減響應(yīng),并用Hilbert變換及最小二乘擬合,獲取幅值和相位隨時(shí)間的關(guān)系,從而識(shí)別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)。對(duì)x2處理分解后的3階及4階模態(tài)分量進(jìn)行RDT處理,及對(duì)衰減響應(yīng)進(jìn)行Hilbert變換后的對(duì)數(shù)幅值曲線如圖10和圖11所示。

    為說明本文高拱壩模態(tài)識(shí)別方法的合理性,分別運(yùn)用傳統(tǒng)HHT法,特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(Eigensystem Realization Algorithm,ERA)及Ibrahim時(shí)域法(Ibrahim Time Domain,ITD)計(jì)算其模態(tài)參數(shù),其中,由于B6測(cè)點(diǎn)位于拱壩一階振型節(jié)點(diǎn)附近,該測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)振動(dòng)響應(yīng)識(shí)別不出第一階模態(tài)信息,因此以固有頻率為例識(shí)別的前10階結(jié)果如表1所列。

    文中方法識(shí)別的模態(tài)頻率均在壩體統(tǒng)計(jì)頻率范圍內(nèi),且與ERA法和ITD法兩種典型的辨識(shí)方法識(shí)別結(jié)果相近。傳統(tǒng)HHT法未能識(shí)別4階、7階和10階模態(tài)信息,且頻率參數(shù)識(shí)別結(jié)果與統(tǒng)計(jì)結(jié)果相差較大;ERA方法能較準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)前5階固有頻率,但隨著階次增加,由于ERA法本身定階難的缺點(diǎn),不能全面辨識(shí)出結(jié)構(gòu)的頻率值,從而影響結(jié)構(gòu)的工作模態(tài)識(shí)別結(jié)果;ITD法能較準(zhǔn)確識(shí)別出頻率信息,但對(duì)高階模態(tài)進(jìn)行擬合階次時(shí)模態(tài)定階時(shí)常成為問題。相比以上方法,改進(jìn)后的HHT法能有效抑制模態(tài)混淆,避免模態(tài)信息丟失,并有效提高參數(shù)識(shí)別精度,適用于高拱壩泄流激振響應(yīng)下的模態(tài)參數(shù)識(shí)別,具有顯著的工程適用價(jià)值。

    4 結(jié) 論

    (1)在分析傳統(tǒng)EMD分解中出現(xiàn)模態(tài)混淆的兩種情況后,提出了應(yīng)用CEEMDAN分解與偽信號(hào)處理技術(shù)分別對(duì)模態(tài)混與模態(tài)疊的處理方法,并通過仿真信號(hào)驗(yàn)證所用方法的有效性。

    (2)針對(duì)水流激勵(lì)下的高拱壩泄流結(jié)構(gòu)工作特點(diǎn),提出了基于流激響應(yīng)偽信號(hào)處理的改進(jìn)HHT高拱壩運(yùn)行模態(tài)識(shí)別方法。運(yùn)用RDT處理分解后的模態(tài)分量,使提取的自由衰減響應(yīng)信息具有較高的可信度。此方法計(jì)算過程簡(jiǎn)單,相比傳統(tǒng)HHT方法可有效避免模態(tài)信息丟失并能準(zhǔn)確辨識(shí)出結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。

    (3)工程實(shí)例分析結(jié)果表明,所提方法可合理提取流激響應(yīng)下高拱壩的運(yùn)行模態(tài)參數(shù),該方法具有良好抑制模態(tài)混淆的效果與較高的識(shí)別精度,為辨識(shí)高拱壩壩體工作健康狀態(tài)提供數(shù)據(jù)支撐,可推廣應(yīng)用于其他大型密頻結(jié)構(gòu)工程的模態(tài)參數(shù)識(shí)別。

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    (編輯:鄭 毅)

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