关于改进HHT的结构模态参数识别方法.pdfVIP

第19卷4期 应用基础与工程科学学报 V01．19，No．4 2011 2011年8月 OFBASICSCIENCEANDENGINEERINGAugust JOURNAL 文献标识码：A 文章编号：1005-0930(2011)04-0583-008中图分类号：TU317．5；TU311．3 1．04．007 doi：10．3969／j．isen．1005-0930．201 基于改进HHT的结构模态参数识别方法 付 春1’2， 姜绍飞1， 牟海东3 (I．福州大学土木工程学院，福建福州350108；2．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001； 3．北京泰克华诚技术信息咨询有限公司，北京100083) 摘要：针对HHT方法中经验模态分解(EMD)过程容易出现模态混叠、虚假模态 和端点效应的问题，提出了改进的HHT方法．首先利用带通滤波对原始信号进 行预处理，得到一组窄带频率信号之和；接着进行EMD过程，得到若干个本征模 函数(IMF)，根据IMFs和原信号的相关系数来判定其是否是真正的IMFs；然后 运用随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)及最小二乘拟合技术识别出结 构的模态参数．最后应用所提方法识别了一实测7层钢框架的模态参数．结果表 明该方法成功解决了上述原HHT方法中存在的缺陷，并能更加准确地提取信号 的模态参数和瞬时特征． 关键词：模态参数识别；改进的Hilbert-Huang变换；经验模态分解；随机减量技术 NE¨1于20世纪90年代后期提出的，非常适合于处理非线性、非稳 希一黄变换是Huang 组成，其核心是EMD分解，将任意复杂信号分解成有限的本征模式函数集(IMFs)，为非线性 和非稳态信号的分析及参数识别提供了一种有效的方法幽J．HI-IT不同于其它信号分析方法， 它没有固定的先验基函数，是自适应的，所以该方法一经提出就在工程振动与声发射信号处 理、模态参数识别、健康监测与损伤检测、故障诊断、地震场地液化及评估中广泛应用H舯J． 然而随着HHT应用的增多，HHT本身存在的问题一。1引如模态混叠及错分、端点效应、虚 假模态、IMF判据、处理速度等等也日见明显，这些问题严重阻碍着HHT方法的进一步发展 间断频率．f。的判据，它可以保证每个IMF分量只含有结构一阶的模态信息．最近一些学者 提出采用综合经验模态分解(EnsembleMode Empirical 法来改进原来的EMD方法，以改进原始EMD方法不能分离时变模态和模态错分旧。10’14j． 针对以上这些问题，姜绍飞【l驯小组提出了一种改进的希一黄变换结构响应分析方法， 它可以保证每个IMF分量只含有结构一阶模态的信息，并通过一个钢框架的模态试验验 证了该方法可以准确地识别出结构的模态参数，且很好地解决了模态混叠、端点效应及虚 收藕日期：2009．】l-02：修订日期：201l-03-28 521@163．com 作者简介：付春(1980一)，女，博士生，助教．TelE—mail：fuchun 万方数据 584 应用基础与工程科学学报 V01．19 假模态、IMF判据的问题． 1 改进的HHT 该方法先将响应信号进行带通滤波，接着进行经验模态分解；根据本征模函数和原信 号的相关系数来判定真正本征模函数；然后采用随机减量技术将每个本征模函数转换为 自由振动响应，最后运用希尔伯特变换和最小二乘拟合方法提取结构响应的模态参数，如 频率、阻尼比(如图1)． 图