海洋平臺模態(tài)參數(shù)識別技術及傳感器優(yōu)化配置研究.pdf

1、開展振動測試并精確的識別到結構的動力特性是進行海洋平臺結構健康檢測的基礎。而識別信息的精確程度往往與實測信息的數(shù)量和精度直接相關，這就需要采集大量的測試信號，并且應盡可能全的包含結構的全部信息。但是海洋平臺結構往往較為復雜，節(jié)點眾多，受測試條件的限制(如轉動自由度無法測量、水下測試難度大成本高)，在實際測試中并不能大量布置測點。此外，實測信號會不可避免的包含噪聲，且所包含的結構階次未知，這對海洋平臺結構模態(tài)參數(shù)的準確識別也會帶來一定的困

2、難。因此，合理的優(yōu)選傳感器配置方案和模態(tài)參數(shù)識別方法對于能否準確的識別結構的模態(tài)參數(shù)具有十分重要的意義。針對上述問題，本文主要研究內容和結論如下：
　　 基于特征系統(tǒng)實現(xiàn)算法(ERA)對海洋平臺結構的模態(tài)參數(shù)識別過程進行了研究，重點探討了虛假模態(tài)剔除、模態(tài)空間不完備等難點問題。并通過導管架平臺物理模型試驗，驗證了該方法在海洋平臺結構模態(tài)參數(shù)識別中的適用性與工程實用性。研究發(fā)現(xiàn)，ERA方法結合Guyan擴階可以在有限的測點信息下準

3、確的識別出復雜三維結構的低階模態(tài)信息。
　　 在大型結構的模態(tài)測試中，傳統(tǒng)的經(jīng)驗布置傳感器方法存在一定的盲目性，同時受測試條件的影響，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)識別結果的準確性。因此，本文以提高模態(tài)參數(shù)識別精度為目標，重點研究了結構振動測試中的傳感器優(yōu)化配置方法。將經(jīng)典的有效獨立法引入到海洋平臺結構振動測試的傳感器優(yōu)化配置中，并結合模態(tài)參數(shù)識別目標，提出了一種基于模態(tài)參數(shù)識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研究結果顯示，該方法可以根據(jù)目標識別模態(tài)分階次優(yōu)選傳感器布置位置，根據(jù)優(yōu)選測點的實測信號識別出的模態(tài)信息更為精確。
　　 在錦州20-2MUQ平臺固有特性現(xiàn)場測試中，使用ERA方法對實測數(shù)據(jù)進行了分析，識別到了結構的前兩階模態(tài)信息。由于實際測試中，僅在水面以上分兩層布置了8個傳感器，其振型擴階效果一般。研究發(fā)現(xiàn)，采用4個傳感器分兩層對角布置同樣能達到8個傳感器的識別效果，為今后現(xiàn)場測試中傳感器配置方案的制