基于希尔伯特振动分解的建筑结构工作模态识别

发布时间：2023-01-15 11:37

　　环境激励下建筑结构工作模态参数识别问题是国内外研究的热点问题。本文研究了基于希尔伯特振动分解（Hilbert Vibration Decomposition,缩写为HVD）的环境激励下建筑结构工作模态参数识别问题,编制了基于HVD的环境激励下建筑结构工作模态参数识别技术分析程序,其主要研究内容如下:（1）提出逆置法实现无限脉冲滤波器（IIR）实现滤波器零相位,提出自适应波形匹配边界延拓法改善边界效应的影响;应用它们改进了HVD和最小二乘复指数模态参数识别方法,采用改进的方法有效地识别了冲击激励下结构模态参数。（2）提出基于HVD和随机减量方法模态参数识别方法,即将环境激励下建筑结构的任意单点振动响应信号作为分析信号,应用希尔伯特振动分解将分析信号分解为若干个包含结构模态信息的信号,再利用随机减量技术提取自由衰减信号,应用最小二乘复指数法识别结构的各阶模态频率和阻尼比。对五层框架结构模态参数进行识别,结果表明频率识别精度高,误差控制在5%以内,与地震波激励下得到精度相当,阻尼识别中白噪声激励下获得的精度高,误差控制在5%以内,地震波激励下结构阻尼识别误差在工程可接受范围内。对12层混凝土... 

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景、目的和意义
    1.2 环境激励下结构模态参数识别技术
    1.3 结构参数识别方法及国内外学者研究现状
        1.3.1 频域识别方法
        1.3.2 时域识别方法
        1.3.3 时频分析识别方法
    1.4 本文的主要工作
第2章 希尔伯特振动分解
    2.1 引言
    2.2 HVD原理
        2.2.1 希尔伯特变换和解析信号构造
        2.2.2 幅值最大谐波分量瞬时频率的估计
        2.2.3 幅值和相位同步检测原理
        2.2.4 迭代运算
        2.2.5 HVD算法流程图
        2.2.6 数值算例
    2.3 滤波技术
        2.3.1 滤波器线性相位
        2.3.2 有限脉冲滤波器
        2.3.3 无限脉冲滤波器
        2.3.4 平滑滤波器
        2.3.5 三种滤波器的比较
    2.4 希尔伯特振动分解性质
    2.5 希尔伯特振动分解边界效应与改进
        2.5.1 镜像对称边界延拓
        2.5.2 自适应波形匹配边界延拓法
    2.6 基于希尔伯特振动分解的结构参数识别
    2.7 本章小结
第3章 基于HVD和随机减量方法模态参数识别
    3.1 前言
    3.2 随机减量技术
        3.2.1 随机减量法的数学理论
    3.3 参数识别
    3.4 算例
    3.5 本章小结
第4章 基于HVD和自然激励技术模态参数识别
    4.1 前言
    4.2 自然激励技术
        4.2.1 自然激励技术的数学理论
    4.3 参数识别
    4.4 算例
    4.5 本章小结
第5章 基于HVD的随机子空间法
    5.1 引言
    5.2 基于协方差驱动的随机子空间数学模型
        5.2.1 随机子空间算法有关的几个特殊矩阵
        5.2.2 协方差Toeplitz矩阵奇异值分解
        5.2.3 系统模态参数识别
        5.2.4 稳定图
        5.2.5 基于协方差驱动的随机子空间系统模态参数识别步骤
    5.3 基于HVD的随机子空间参数识别
    5.4 算例
    5.5 三种识别方法结果比较
    5.6 本章小结
结论和展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ARMA模型的桥梁结构模态参数辨识研究[J]. 赵瑜,薛白,张建伟.  华北水利水电大学学报(自然科学版). 2015(02)
[2]改进的HVD方法在转子故障诊断中的应用[J]. 唐贵基,庞彬.  电机与控制应用. 2015(02)
[3]希尔伯特振动分解在滚动轴承故障诊断中应用[J]. 朱可恒,宋希庚,薛冬新.  振动与冲击. 2014(14)
[4]基于自然激励技术和HHT变换的重力坝模态分析[J]. 谯雯,罗佩,刘国明.  水利学报. 2014(08)
[5]环境激励下结构模态参数识别方法综述[J]. 刘宇飞,辛克贵,樊健生,崔定宇.  工程力学. 2014(04)
[6]基于改进PSO算法对ARMA模型定阶新方法[J]. 孙汝儒,肖迪.  计算机应用与软件. 2013(12)
[7]大型桥梁健康监测研究动态与发展趋势[J]. 贾亚平,浣石.  四川建材. 2013(04)
[8]基于希尔波特—黄变换（HHT）的海洋平台结构模态参数识别[J]. 刘俊斐,宋峥嵘,陈超艳,曲延涛,李强.  中国海洋平台. 2012(S1)
[9]基于希尔伯特振动分解的心音身份识别算法[J]. 任方琴,赵治栋.  杭州电子科技大学学报. 2012(04)
[10]柔性桥塔结构环境振动测试研究[J]. 邓苗毅,魏保立.  西部交通科技. 2011(12)

博士论文
[1]海洋平台结构动力特性参数识别的理论与实验研究[D]. 李萍.中国海洋大学 2011
[2]随机子空间方法在桥梁模态参数识别中的应用研究[D]. 常军.同济大学 2006
[3]HHT方法在两自由度体系动力响应特征分析中的应用研究[D]. 郭淑卿.天津大学 2006
[4]土木工程结构模态参数识别[D]. 禹丹江.福州大学 2006

硕士论文
[1]环境激励下工程结构模态参数辨识研究[D]. 李华新.重庆大学 2013
[2]基于环境振动模态参数识别随机子空间方法与应用[D]. 周晶.兰州理工大学 2008
[3]ARMA模型的几种定阶方法[D]. 朱明英.东北师范大学 2007



本文编号：3730998