[发明专利]海工结构弱非线性信号分解方法

权利要求书

1.一种海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，包括：

在待测海工结构关键监测点位置处布置加速度传感器以监测加速度信息，确定待测海工结构的原始动力响应；

将待测海工结构的原始动力响应信号进行FFT变换，将得到的原始动力响应信号全频带频谱等间距滑动分割；

将分割后的各子频带依次进行IFFT变换，得到各子频带对应的原始动力响应子信号；

基于普罗尼序列对各子频带对应的原始动力响应子信号进行分解，得到各子频带对应的原始动力响应子信号所包含的特征信息，并基于各特征信息分别重构各子频带对应的动力响应子信号；

比较各子频带对应的原始动力响应子信号与对应的重构动力响应子信号的相对残差，判断出各子频带对应的原始动力响应子信号的分解精度；

将各子频带对应的重构动力响应子信号叠加，重构全频带动力响应信号，比较全频带原始动力响应信号与全频带重构动力响应信号的相对残差，判断出全频带原始动力响应信号的整体分解精度；

其中，确定的待测海工结构的原始动力响应为非线性连续信号，表示为：

式中，ρ_n、θ_n、ω_n、ξ_n为幅值、相位、频率和阻尼系数，N_y表示非线性信号中成分的数量；

将连续的原始动力响应信号y(t)离散并进行FFT变换，得到信号全频带频谱：

式中，y(t)表示离散的原始动力响应信号，

将得到的原始动力响应信号全频带频谱等间距滑动分割，则各子频带表示为[f_n-1，f_n]，n＝1，2，…，N；其中N＝F_s/2Δf，f₀＝0，f_N＝F_s/2，F_s为采样频率、Δf为分割后各子频带的宽度。

2.根据权利要求1所述的海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，将分割后的各子频带依次进行IFFT变换，得到各子频带对应的原始动力响应子信号：

y(k_n)＝IFFT(FFT(y(n))|f_(n-1，n))，n＝1，2，...，N

式中，f_(n-1，n)为频率[f_n-1，f_n]的频带，“|”为截取运算，即从频域中截取频带f_(n-1，n)。

3.根据权利要求2所述的海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，基于普罗尼序列对各子频带对应的原始动力响应子信号进行复指数分解，即：

式中，y(k_n)表示第n个子频带的原始动力响应子信号，采样间隔为Δt，k_n＝0，1，...，N_p-1，N_p为采样信号的点数；

得到各子频带对应的原始动力响应子信号所包含的特征信息λ_n、γ_n，并基于各特征信息分别重构各子频带动力响应子信号。

4.根据权利要求3所述的海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，采用相对残差判断各子频带对应的原始动力响应子信号的分解精度：

式中，max为取最大值，||为取绝对值，表示第n个子频带对应的原始动力响应子信号，表示第n个子频带对应的重构动力响应子信号，为第n个子频带对应的原始动力响应子信号与对应的重构动力响应子信号的相对残差。

5.根据权利要求4所述的海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，将各子频带对应的重构动力响应子信号叠加，重构全频带动力响应信号：

6.根据权利要求5所述的海工结构弱非线性信号分解方法，其特征在于，比较全频带原始动力响应信号与全频带重构动力响应信号的相对残差，判断出全频带原始动力响应信号的整体分解精度：

式中，Y_or表示全频带原始动力响应信号，Y_re表示全频带重构动力响应信号。