[发明专利]一种工程结构虚假模态准确判别方法

摘要

本发明属于工程结构监测数据分析技术领域，主要涉及虚假模态准确判别方法。具体提供了一种基于不同数据选择特征系统实现算法的结构虚假模态判别方法。本发明通过初步判断的截断阶数n_t，并根据截断阶数n_t，改变数据选择，从而绘出数据移动稳定图，从数据移动稳定图中准确判别结构虚假模态。该发明通过改变数据的选取来观察环境对频率的影响，这样可直观反映其对真实模态的影响，进而准确判别虚假模态。

主权项

1.一种工程结构虚假模态准确判别方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：初步判断截断阶数n_t(1)通过两组具有一个时间错动的实测脉冲数据，组成Hankel矩阵H(k‑1)和H(k)，如下形式：式中：向量y为实测信号，k+i表示第k+i时刻，k到I+J+k‑2为选择的实测时程数据点个数；(2)令k＝1，对Hankel矩阵H_IJ(k‑1)进行奇异值分解：H_IJ(k‑1)＝UΓ²V^T式中：Γ为奇异值矩阵；U和V为酉矩阵；(3)设定初始截断阶数n_tj＝2，对奇异值矩阵Γ进行截断，利用截断的奇异值矩阵Γ并通过特征系统实现方法求出特征频率f_i、阻尼比ζ_i和特征向量(4)重复步骤(3)，令奇异值矩阵Γ的截断阶数n_tj数值增加2，依次求出不同截断阶数所对应的特征频率f_i、阻尼比ζ_i和特征向量(5)根据实际工程需要设定特征频率f_i误差限值、阻尼比ζ_i误差限值、模态振幅相关指标与1差值绝对值的限值；将满足这三个误差限值的频率点作为稳定点，其频率值及所对应的截断阶数作为稳定图中横纵坐标；(6)重复步骤(4)，得到一系列稳定点，最终在稳定图中画出不同截断阶数n_tj所对应的特征频率点；(7)若稳定图中稳定点竖向排成一个竖直线，则所对应的频率点为所关心的频率，并记所关心的频率个数为截断阶数n_t；步骤二：绘出数据移动稳定图，判别虚假模态(8)根据步骤(2)，令k的数值增加1，构造新的Hankel矩阵H_IJ(k‑1)，并进行奇异值分解；(9)对奇异值矩阵Γ进行截断，截断阶数为n_t，通过特征系统实现方法求出特征频率f_i、阻尼比ζ_i和特征向量(10)重复步骤(8)和(9)，得到不同k对应的特征频率f_i，将k作为纵坐标，f_i作为横坐标，绘于同一幅图中形成数据移动稳定图；(11)通过数据移动稳定图，判断频率f_i是否随着k的增大而产生剧烈的变化，若发现随着k的增大，所对应频率f_i基本呈现竖直线，则说明频率变化很小，认为该频率f_i为稳定频率，所对应模态为真实模态；反之，若随着k的增大，所对应频率f_i不成竖直线，说明该频率与所对应模态受到了环境的干扰，所对应的模态参数为虚假模态。