[發(fā)明專利]一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711131257.0
• 申請(qǐng)日: 2017-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107784182B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙隆;趙鈺;黃新波;張晗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/13;G01C5/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 王珂瑜

1.一種基于模態(tài)分析的輸電鐵塔沉降識(shí)別方法，其特征在于，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，對(duì)結(jié)構(gòu)完好的鐵塔進(jìn)行模態(tài)分析；步驟1具體為：

步驟1.1，首先對(duì)現(xiàn)場(chǎng)待識(shí)別的鐵塔進(jìn)行詳細(xì)的狀態(tài)評(píng)估，確認(rèn)鐵塔結(jié)構(gòu)完好無(wú)損；

步驟1.2，采用有限元仿真度的方法對(duì)鐵塔進(jìn)行模態(tài)分析，得到?jīng)]有發(fā)生沉降時(shí)的鐵塔的固有頻率矩陣

步驟2，定時(shí)的控制調(diào)諧力錘敲擊鐵塔，每次敲擊產(chǎn)生同樣的脈沖激勵(lì)δ(s)；

步驟3，利用加速度傳感器采集加速度信號(hào)；

步驟4，采用最小二乘復(fù)指數(shù)法計(jì)算出實(shí)際工況下鐵塔的固有頻率矩陣，作為測(cè)量的固有頻率矩陣步驟4具體為，

步驟4.1、將加速度信號(hào)進(jìn)行濾波，濾出100Hz以下的干擾信號(hào)；并經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換電路處理，得到處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)；

步驟4.2、利用步驟4.1中處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)和步驟2中的脈沖激勵(lì)δ(s)計(jì)算鐵塔系統(tǒng)傳遞函數(shù)

其中，A_lpr為第r階模態(tài)留數(shù)，*表示共軛，復(fù)頻率s＝j(luò)ω，s_r為極點(diǎn)；j表示虛部，ω為系統(tǒng)的頻率；N表示鐵塔系統(tǒng)的階數(shù)；

A_lpr為復(fù)常數(shù)，表示系統(tǒng)振型以及在響應(yīng)中各階模態(tài)的參數(shù)情況；

步驟4.3，對(duì)傳遞函數(shù)做拉氏逆變換，如公式(4-3-1)所示；

其中，

其中，ω_r為鐵塔系統(tǒng)第r階無(wú)阻尼模態(tài)頻率，ζ_r為鐵塔系統(tǒng)第r階阻尼比，

步驟4.4、離散化傳遞函數(shù)并構(gòu)造Prony多項(xiàng)式，將脈沖響應(yīng)時(shí)間序列轉(zhuǎn)化為一自回歸模型(4-4-1)；

其中，m為采樣點(diǎn)，m＝1,2，...，M；Δ為采樣時(shí)間間隔；

記

構(gòu)造一個(gè)關(guān)于Z的2N次實(shí)系數(shù)多項(xiàng)式P(Z)，使其零點(diǎn)為Z_r,

即：

其中，P(Z)為脈沖序列響應(yīng)自回歸模型，a_K為自回歸系數(shù)；

步驟4.5、由公式(4-5-1)求解自回歸系數(shù)a_K，

將a_K代入式(4-4-2)中，解出多項(xiàng)式P(Z)的根和

則有，

結(jié)合式4-3-2，

可得，

式中，α_r、β_r為計(jì)算得到的s_r的實(shí)部和虛部；

步驟5，將步驟4中測(cè)量得到的固有頻率矩陣與步驟1中計(jì)算得到的固有頻率矩陣比較當(dāng)時(shí)，判定鐵塔發(fā)生沉降事故。