海洋平臺(tái)模態(tài)參數(shù)識(shí)別技術(shù)及傳感器優(yōu)化配置研究.pdf

1、開(kāi)展振動(dòng)測(cè)試并精確的識(shí)別到結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是進(jìn)行海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)的基礎(chǔ)。而識(shí)別信息的精確程度往往與實(shí)測(cè)信息的數(shù)量和精度直接相關(guān)，這就需要采集大量的測(cè)試信號(hào)，并且應(yīng)盡可能全的包含結(jié)構(gòu)的全部信息。但是海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)眾多，受測(cè)試條件的限制(如轉(zhuǎn)動(dòng)自由度無(wú)法測(cè)量、水下測(cè)試難度大成本高)，在實(shí)際測(cè)試中并不能大量布置測(cè)點(diǎn)。此外，實(shí)測(cè)信號(hào)會(huì)不可避免的包含噪聲，且所包含的結(jié)構(gòu)階次未知，這對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的準(zhǔn)確識(shí)別也會(huì)帶來(lái)一定的困

2、難。因此，合理的優(yōu)選傳感器配置方案和模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法對(duì)于能否準(zhǔn)確的識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)具有十分重要的意義。針對(duì)上述問(wèn)題，本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　　 基于特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(ERA)對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別過(guò)程進(jìn)行了研究，重點(diǎn)探討了虛假模態(tài)剔除、模態(tài)空間不完備等難點(diǎn)問(wèn)題。并通過(guò)導(dǎo)管架平臺(tái)物理模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法在海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別中的適用性與工程實(shí)用性。研究發(fā)現(xiàn)，ERA方法結(jié)合Guyan擴(kuò)階可以在有限的測(cè)點(diǎn)信息下準(zhǔn)

3、確的識(shí)別出復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的低階模態(tài)信息。
　　 在大型結(jié)構(gòu)的模態(tài)測(cè)試中，傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)布置傳感器方法存在一定的盲目性，同時(shí)受測(cè)試條件的影響，傳感器的布置數(shù)量也受到很大的限制，這直接影響到模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，本文以提高模態(tài)參數(shù)識(shí)別精度為目標(biāo)，重點(diǎn)研究了結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試中的傳感器優(yōu)化配置方法。將經(jīng)典的有效獨(dú)立法引入到海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試的傳感器優(yōu)化配置中，并結(jié)合模態(tài)參數(shù)識(shí)別目標(biāo)，提出了一種基于模態(tài)參數(shù)識(shí)別的傳感器分階次優(yōu)化配置方法

4、。數(shù)值研究和物理模型試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，該方法可以根據(jù)目標(biāo)識(shí)別模態(tài)分階次優(yōu)選傳感器布置位置，根據(jù)優(yōu)選測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)信號(hào)識(shí)別出的模態(tài)信息更為精確。
　　 在錦州20-2MUQ平臺(tái)固有特性現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，使用ERA方法對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，識(shí)別到了結(jié)構(gòu)的前兩階模態(tài)信息。由于實(shí)際測(cè)試中，僅在水面以上分兩層布置了8個(gè)傳感器，其振型擴(kuò)階效果一般。研究發(fā)現(xiàn)，采用4個(gè)傳感器分兩層對(duì)角布置同樣能達(dá)到8個(gè)傳感器的識(shí)別效果，為今后現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中傳感器配置方案的制