[發明專利]一種基于變間距柵格的索力自動識別方法

有效

• 申請號: 202010829910.6
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN112100713B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 宋曉東;熊文;吳閱
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06K9/00;G06F119/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 肖鵬

1.一種基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、測試獲得拉索的振動加速度時程曲線，通過頻譜分析獲得加速度的頻譜圖，所述頻譜圖的橫坐標為頻率，縱坐標為幅值；并選取獲得頻譜圖中的最大幅值所對應的頻率f_m；

S2、選取頻譜圖中的所有有效尖峰；所述有效尖峰的幅值為f,則f/f_m≥β,其中β為預設幅值系數，且β＜1；

S3、通過沿橫坐標方向延伸的一行柵格將頻譜圖劃分為多個等間距的子區間；

S4、選取可用子區間；所述可用子區間至少包含一個有效尖峰；

S5、選取有效子區間；所述可用子區間內幅值最大的峰點至任意一個子區間橫向邊界的距離為s，則當γd≤s≤(1-γ)d時，該可用子區間為有效子區間；其中d為柵格間距，γ為預設子區間系數，且γ≤0.5；

S6、當有效子區間與可用子區間的比值小于α，其中α為預設柵格系數，則更新柵格間距并返回步驟S3；并由此循環直至有效子區間與可用子區間的比例大于α，得到有效柵格；

S7、根據步驟S1確定柵格間距后，在各有效子區間中搜索最大值及其對應頻率，按從小到大順序存入列向量f_n，并計算拉索基準頻率f：

f＝mean(diff(f_n))

式中diff為對向量的差分運算；mean為對向量各元素取平均值的運算；

S8、考慮拉索抗彎剛度與垂度效應并計算索力T：

式中m為單位長度的質量，l為拉索弦長，EA為拉索抗拉剛度，其中H為索力T的弦向分量，

S9、通過平滑降噪、野值剔除和缺失值填補對步驟S8中識別的索力數據進行清洗，得到索力時程x(t)；

S10、基于經驗模態分解法和溫度擬合對步驟S9中的索力進行車輛活載和溫度效應剔除，得到恒載索力特征值。

2.根據權利要求1所述的基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于：所述步驟S3中第一次設置的初始柵格的柵格間距小于解析解或數值解獲得的拉索基準頻率。

3.根據權利要求2所述的基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于：所述步驟S6中更新柵格間距具體包括

d_i+1＝d_i+d_Δ

其中d_i+1為第i+1個循環的柵格間距，d_i為第i個循環的柵格間距，d_Δ為每次循環時柵格間距增加的步長，且d_Δ＞0。

4.根據權利要求3所述的基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于：所述步驟S3中，將柵格的起點邊界的橫坐標為f_b-0.5d_i，其中f_b為可讀區間內的最小尖峰頻率，d_i為第i個循環的柵格間距；由起點從左向右劃分柵格，直至最后一個子區間包含頻率最大的有效尖峰。

5.根據權利要求3所述的基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于：所述步驟S3中，將柵格的起點邊界的橫坐標為f_m-0.5d_i，其中d_i為第i個循環的柵格間距；由起點向兩側劃分柵格，直至最左端子區間包含頻率最小的有效尖峰，最右端子區間包含頻率最大的有效尖峰。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的基于變間距柵格的索力自動識別方法，其特征在于：步驟S10中，采用經驗模態分解法將步驟S9中的索力時程x(t)分解為若干階本征模態函數及殘差：

式中c_j為第j階本征模態函數信號；n為分解的總階數；r為殘差函數信號， 根據溫度頻譜判定其周期成分，并結合各階索力本征模態函數c_j的頻譜區間范圍剔除活載效應，采用擬合方法獲得溫度與剔除活載效應后的索力之間的擬合函數，進一步剔除溫度效應。