基于CP结合DE-GWO-SVR的海上风电基础结构损伤识别
发布时间：2021-09-05 18:22
结构仅输出的振动信号往往是各种源信号通过复杂规律形成的混合信号,对结构损伤特征提取与数据挖掘造成了很大困难。对此,提出了一种基于盲源分离（BSS）理论的复杂度追踪（CP）算法结合差分进化（DE）改进灰狼（GWO）算法优化的支持向量机（SVR）用于解决复杂结构的模态与损伤识别;CP算法基于信号预测性函数通过使分离信号的时间预测性度量最大化找到其线性混合矩阵,使分离分量具有最小复杂度并据此估计源信号。利用CP算法对结构响应信号进性分离得到信号分布向量（SDV）与分离源信号,通过定义差值曲率分布向量可以对结构损伤位置进行准确定位;对于损伤程度的识别,提出了一种DE改进的GWO对SVR进行优化的算法,即在GWO算法迭代过程中利用差分进化思想引入动态缩放因子以及交叉概率因子提高搜索和收敛速度,扩大种群所搜范围;利用不同工况下CP算法提取的差值曲率分布向量对结构损伤程度进行识别。通过对海上风电基础结构数值模型的分析,结果表明:CP算法对于高阶模态参数识别较fastICA表现出较强的适应性与优越性;同时,DE-GWO能够提高收敛速度,通过SVR算法对损伤的识别结果相比于BP神经网络更加准确。
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(22)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
结构损伤识别流程
为研究CP算法对信号分布向量的提取以及对于高阶模态的适应性,建立图2所示的单桩式海上风电支撑结构模型[17],将其结构简化为二维集中质量模型。由于上部风机、舱室以及载荷的作用下,通常具有一定的非零初始位移。因此,在模型简化时,求解的结构动力响应是非零初始条件下的。为方便计算,参数设置为集中质量m1=200,m2=m3=…=m9=100, m10=300;刚度k1=k2=…=k9=10, k10=20。阻尼设置为c=0.01·m+0.001·k。自由振动条件下:设基础顶部节点由于受冲击载荷作用下有一初始位移值,采样频率设置为20 Hz,获取时间历程为1 000 s的结果响应。随机振动条件下:为激发全部模态以及研究随机振动响应,假设基础节点2处的波浪力采用图3所示的随机激励。风载荷和风机载荷对单桩结构的作用采用式(29)进行模拟计算。同样,采样频率设置为20 Hz,获取时间历程为1 000 s的结果响应。图3 波浪载荷模拟
图2 单桩式海上风电基础结构f(t k )= ∑ n=1 3 A n e ξ n t k cos (2πf n t k +θ n ) (29)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ITD复杂度和PSO-SVM的滚动轴承故障诊断[J]. 张小龙,张氢,秦仙蓉,孙远韬. 振动与冲击. 2016(24)
[2]Hybridizing grey wolf optimization with differential evolution for global optimization and test scheduling for 3D stacked SoC[J]. Aijun Zhu,Chuanpei Xu,Zhi Li,Jun Wu,Zhenbing Liu. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2015(02)
[3]振动信号处理方法综述[J]. 李舜酩,郭海东,李殿荣. 仪器仪表学报. 2013(08)
[4]基于支持向量机的大跨度拱桥损伤识别方法研究[J]. 刘春城,刘佼. 振动与冲击. 2010(07)
博士论文
[1]基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D]. 静行.武汉理工大学 2010
[2]支持向量机方法在结构损伤识别中的应用[D]. 张茂雨.同济大学 2007
硕士论文
[1]初始条件下海洋结构动力响应分析方法及试验研究[D]. 秦俊飞.中国海洋大学 2015
本文编号：3385854
【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(22)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
结构损伤识别流程
为研究CP算法对信号分布向量的提取以及对于高阶模态的适应性,建立图2所示的单桩式海上风电支撑结构模型[17],将其结构简化为二维集中质量模型。由于上部风机、舱室以及载荷的作用下,通常具有一定的非零初始位移。因此,在模型简化时,求解的结构动力响应是非零初始条件下的。为方便计算,参数设置为集中质量m1=200,m2=m3=…=m9=100, m10=300;刚度k1=k2=…=k9=10, k10=20。阻尼设置为c=0.01·m+0.001·k。自由振动条件下:设基础顶部节点由于受冲击载荷作用下有一初始位移值,采样频率设置为20 Hz,获取时间历程为1 000 s的结果响应。随机振动条件下:为激发全部模态以及研究随机振动响应,假设基础节点2处的波浪力采用图3所示的随机激励。风载荷和风机载荷对单桩结构的作用采用式(29)进行模拟计算。同样,采样频率设置为20 Hz,获取时间历程为1 000 s的结果响应。图3 波浪载荷模拟
图2 单桩式海上风电基础结构f(t k )= ∑ n=1 3 A n e ξ n t k cos (2πf n t k +θ n ) (29)
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于ITD复杂度和PSO-SVM的滚动轴承故障诊断[J]. 张小龙,张氢,秦仙蓉,孙远韬. 振动与冲击. 2016(24)
[2]Hybridizing grey wolf optimization with differential evolution for global optimization and test scheduling for 3D stacked SoC[J]. Aijun Zhu,Chuanpei Xu,Zhi Li,Jun Wu,Zhenbing Liu. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2015(02)
[3]振动信号处理方法综述[J]. 李舜酩,郭海东,李殿荣. 仪器仪表学报. 2013(08)
[4]基于支持向量机的大跨度拱桥损伤识别方法研究[J]. 刘春城,刘佼. 振动与冲击. 2010(07)
博士论文
[1]基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D]. 静行.武汉理工大学 2010
[2]支持向量机方法在结构损伤识别中的应用[D]. 张茂雨.同济大学 2007
硕士论文
[1]初始条件下海洋结构动力响应分析方法及试验研究[D]. 秦俊飞.中国海洋大学 2015
本文编号：3385854
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