《水電站發電廠房動力環境時域識別的理論及方法研究》是依託武漢大學，由蔡元奇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：水電站發電廠房動力環境時域識別的理論及方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔡元奇
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
儘管每個水電站廠房按現行規範進行了動力設計，但仍普遍存在較為嚴重的振動問題。其原因是現階段的設計規範採用的動載荷過於籠統和一般化，對動力環境把握不足。發電廠房的動力環境非常複雜，難以直接測量，只有採用動力環境識別技術得到。動力環境識別是前沿性的研究課題。對於發電廠房的動力環境識別需要建立一整套理論和方法。根據發電廠房的特點及其動力環境的特徵，擬研究：基於高階AR模型和EMD技術的模態識別技術和理論、基於回響面理論和神經網路技術的動力修改理論和方法、在解決不適定性問題的基礎上提出時域內動力環境識別理論和方法及動力環境識別模型。為水電站廠房結構的動力設計和最佳化提供可靠的依據，同時對現有的發電廠房的減震隔振動提供理論基礎。這些研究成果可以豐富和發展模態識別、動力修改及動載荷識別理論和方法。在土木、機械等相關領域具有重要學術價值和套用前景。而現有的研究成果、理論和技術手段為研究目標的實現提了基礎。
結題摘要
本項目研究主要涉及兩大部分研究內容：識別的理論研究和試驗測試技術。理論研究涉及振動的I逆和II逆問題，主要包括：模態識別、動力修改和荷載識別問題。通過本項目的研究得到如下成果和認識：（1）通過理論分析研究認為：振動的I逆和II逆問題均是對卷積問題求逆的問題。對卷積求逆問題得到解決，相應的模態識別和荷載識別能夠得到解決；（2）根據多個大型結構現場試驗，提出模態識別測試及激勵的方法；（3）根據錘擊法的激勵特點，提出了基於自由回響時域法整體模態識別技術；（4）針對模態識別中阻尼精度差的問題，對其阻尼識別精度作了專門的研究。提出輸入為有色噪聲，其識別精度明顯高於白噪聲假定。並將HTLS-pk方法的思想套用於模態識別，得到了一個通用的剔除信號和系統先驗信息的方法。利用VD分解和子空間投影的理論，在數據前處理的步驟中濾除諧波信息，為模態識別提供了一個預處理手段。 提出用VD分解為信號定階消噪的方法；（5）針對動力修改技術中存在不適定性問題作了專門研究。提出了一種基於信息融合和貝葉斯方法結構模型動力修該技術。並進一步提出基於支持向量機和回響面方法的動力模型修改技術；（6）根據卷積的特點，建立了逆向濾波器計算格式,實現了動荷載的識別。該計算格式避免各個時刻的載荷的遞推連鎖,解決了動荷載識別對初值敏感和誤差累積問題,並可樣依據實測的數據進行實時修正,大大提高了數值穩定性和動態載荷識別的精度。建立的逆向濾波器計算格式,使識別過程類似於正分析,具有套用方便,計算量小且效率高的特點； （7）對動荷載識別中的模態截取問題進行了研究，給出了模態截取原則和公式。通過對模態截取，可以防止因模態選取不當而產生的偽解,避免分析過程中的數值病態,明顯提高了動態載荷識別的成功率和精度；（8）對動荷載識別中的採樣頻率進行了研究，提出了採用頻率的原則和計算公式。從而提高了動荷載識別的精度、穩定性、魯棒性；（9）研究的部分成果在實際工程和其他研究中得到套用。 大型工程結構的整體模態自振頻率較低，對其進行模態識別時，測試系統的感測器存在較大問題。現有的感測器低頻特性較差，易引起信號失真，給模態識別帶來了困難。另一個問題是環境激勵的性質不清，通常環境激勵不服從白噪聲規律，將其假定為白噪聲，對模態識別精度影響較大。建議今後的研究應從卷積入手，求解符合實際情況的假定卷積逆問題。
