[发明专利]一种野外阵风模拟方法

权利要求书

1.一种野外阵风模拟方法，其特征在于，由以下步骤组成：

(1)采集野外阵风数据，输入MATLAB软件，利用软件的在线绘图做出野外阵风信号的时域变化曲线；

(2)采用一维小波分析法对步骤(1)的时域变化曲线去噪处理；

(3)找到步骤(2)去噪后的时域变化曲线的极值点，以每一个极值点为节点进行分段；

(4)选择第k分段作为目标数据集，并生成初始种群；

(5)确定出初始种群的适应度；

(6)用轮盘选择法筛选出初始种群中适应度较高的个体进行交叉变异操作处理，按照步骤(5)的方法对交叉变异操作处理后的个体与原初始种群中适应度较高的个体混合，形成优势种群；

(7)设定进化完成条件为第k分段的风速适应度α_k小于初始的风速适应度α₀，则判断优势种群的适应度最高的个体对应的适应度是否满足进化完成条件，若满足，返回步骤(4)，重复处理；若不满足，则返回步骤(6)，重复处理，直至整个时域变化曲线的所有分段进化完成，确定出去噪后的时域变化曲线所对应的集合T与的值，进而拟合出阵风曲线，

其中，n为目标数据集的长度；A_k表示正弦型函数的幅值，为最大风速与平均风速之间的差值；m_k为第k分段的平均风速；y_k为第k分段的风速，x_k为第k分段的采样时间；l为分段数；T是采样周期的集合，是初始相位的集合；T_k是第k个分段的采样周期；/是第k个分段的初始相位。

2.根据权利要求1所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)野外阵风数据包是采集频率为1Hz时，在200～400mm高度位置采集的阵风风速和采样时间。

3.根据权利要求1所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)具体为：

(2.1)采用一维小波分析模块加载步骤(1)的野外阵风信号时域变化曲线，得到野外阵风信号曲线；

(2.2)导入(2.1)中得到的野外阵风信号曲线，选择合适的分解层数和基波，得到各层分解曲线；

(2.3)设置各分解层阈值，合成光滑性较好的曲线，完成时域变化曲线的去噪处理。

4.根据权利要求3所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(2.2)中的分解层数为3～5层，基波电压选择db5～db15，频率为1/64～1/16Hz。

5.根据权利要求1所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：

(4.1)将第k分段的时域变化曲线作为目标数据集，用正弦型函数表示：

该函数的边界条件为：[X_k(1),Y_k(1)],[X_k(n),Y_k(n)]

其中，n为目标数据集的长度；A_k表示正弦型函数的幅值，为最大风速与平均风速之间的差值；m_k为第k分段的平均风速；y_k为第k分段的风速，x_k为第k分段的采样时间；

(4.2)设定初始采样周期T_ko的取值范围和初始相位，并确定初始种群大小，则MATLAB软件随机生成随机采样周期T_ks与随机相位的值。

6.根据权利要求5所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(4.2)具体是：设定初始采样周期T_ko的取值范围为[0,800]，初始相位的取值范围为[0,2π]，并确定初始种群大小为100～200，则MATLAB软件根据设定值随机生成随机采样周期T_ks与随机相位的值。

7.根据权利要求5所述的野外阵风模拟方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：

(5.1)令T_k＝T_ks,则步骤(4)所选定的目标数据集为：

(5.2)将目标数据集的边界条件[X_k(1),Y_k(1)],[X_k(n),Y_k(n)]代入上式得到参数A_k＝A_k0，m_k＝m_k0，即得到理论风速函数：

(5.3)利用下式适应度函数对理论风速函数进行筛选，确定出初始种群的适应度；

其中，α_k为第k分段的适应度函数值；y_k(i)为第k分段的目标数据集中第i节长度的理论风速，Y_k(i)为第k分段的目标数据集中第i节长度的实际测量风速；i∈Z[1，n]。