【CN109839441A】一种桥梁模态参数识别方法【专利】
一种基于机器学习的结构模态参数识别方法[发明专利]
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910994657.7(22)申请日 2019.10.18(71)申请人 哈尔滨工业大学地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人 鲍跃全 刘大伟 唐志一 李惠 (74)专利代理机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司 23211代理人 孙莉莉(51)Int.Cl.G06N 20/00(2019.01)G06N 3/08(2006.01)(54)发明名称一种基于机器学习的结构模态参数识别方法(57)摘要本发明提出一种基于机器学习的结构模态参数识别方法，包括以下步骤：步骤一、将振动传感器收集到的数据进行初步滤波去噪处理；步骤二、将滤波后的数据输入设计的神经网络，设计目标函数，所述目标函数用于保证神经网络第三层的输出结果具有完全的独立性，使得神经网络的训练过程变为混叠信号的分离过程；步骤三、提取神经网络第三层的结果即为各阶模态响应，神经网络三四层之间的权重即为各阶振型系数；步骤四、对提取得到的模态响应进行功率谱变换求频率，利用对数衰减技术并进行曲线拟合得到阻尼比。
本发明利用机器学习的方法实现了对监测数据的自动处理，网络自动化程度较高，分离速度较快。
权利要求书2页 说明书7页 附图10页CN 110782041 A 2020.02.11C N 110782041A1.一种基于机器学习的结构模态参数识别方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤一、将振动传感器收集到的数据进行初步滤波去噪处理，选择带通滤波器对信号进行频率域滤波，然后进行傅里叶反变换返回到时域；步骤二、将滤波后的数据输入设计的神经网络，设计目标函数，所述目标函数用于保证神经网络第三层的输出结果具有完全的独立性，使得神经网络的训练过程变为混叠信号的分离过程；步骤三、提取神经网络第三层的结果即为模态响应，神经网络三四层之间的权重即为振型系数；步骤四、对提取得到的模态响应进行功率谱变换求频率，利用对数衰减技术并进行曲线拟合得到阻尼比。
一种结构模态参数识别方法[发明专利]
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专利名称：一种结构模态参数识别方法专利类型：发明专利
发明人：徐亚兰,刘珍,薛敏,陈建军
申请号：CN201010531598.9
申请日：20101103
公开号：CN102467654A
公开日：
20120523
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种结构模态参数识别方法，其用于土木、航空航天结构的模态频率、阻尼以及振型的识别。
该识别方法首先对结构的含噪振动测试信号进行经验模式分解，并对分解后获得的本征模函数分量进行功率谱分析；然后根据各本征模函数分量的频率结构选择包含结构模态信息的本征模函数分量，进行线性叠加获得重构信号；最后利用重构信号进行Morlet小波变换，对各阶模态所对应的小波变换系数的瞬时幅值对数和相位进行最小二乘线性拟合，计算结构的模态频率、模态阻尼以及模态振型。
申请人：西安电子科技大学
地址：710071 陕西省西安市雁塔区太白南路2号
国籍：CN
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一种用于提高结构模态参数识别精度的方法[发明专利]
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专利名称：一种用于提高结构模态参数识别精度的方法专利类型：发明专利
发明人：侯吉林,姜蕾蕾,张青霞
申请号：CN201910972643.5
申请日：20191014
公开号：CN110796036A
公开日：
20200214
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于提高结构模态参数识别精度的方法，涉及一种用于结构模态参数识别的可调幂指窗函数，属于结构损伤识别领域。
其特征是，将原始信号加该窗后作傅里叶变换，通过得到的频域响应对结构的模态进行识别。
该方法能使频谱图中的峰值位置更加明显，进而提高频率识别和幅值识别的精度。
对比加其他窗函数的方法具有操作简单，精度高，可调节性强等优点，因此具有良好的应用前景。
申请人：大连理工大学
地址：116024 辽宁省大连市甘井子区凌工路2号
国籍：CN
代理机构：大连理工大学专利中心
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桥梁结构模态参数识别方法综述
摘 要 ： 随着传 感技 术 、 信号 采集 与处 理 等技 术 的发展 ， 桥梁 结构 模 态参 数识 别方 法 在桥 梁结 构健 康监 测 领域 已经 得 到普 遍 重 视 。然 而， 这些 方法 应用 于实 际工程 中遇 到 了很 多困难 。该 文基 于近 ２ ａ 国内外 振动信 息 的桥梁 结构模 态参 数识 别 算 将 ０来 法 的研 究 和应用 现状 ， 点 回顾 了桥梁结 构模 态参 数识 别算 法 ， 有待 于进 一步研 究 的 问题 进行 了展望 。 重 并对 关键词： 桥梁 结构 ； 构模 态参数 识 别 ； 态 参数 ； 态试 验 结 模 模 中图 分类 号 ： ４ Ｕ４ １ 文 献标 识码 ： 文 章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ２ ０ — １９ ０ Ｅ １０ — ７ ６ ２ １ ） ８ ０ ５ — ４
２１年 ８ ０２ 月第 ８ 期
城 市道桥 与 防 洪
桥梁结构Biblioteka １９ ５ 桥 梁结构模 态参数识别 方法综述
李 建 国 ， 亮 顾 大鹏 ， 航 赵 ， 孙
（ ． 春市 市政 工程设 计研 究 院 ， 林长 春 １０ ３ ； ． 林省 交通 规划 设计 院 ， １长 吉 ３０３ ２ 吉 吉林 长春 １ ００ ； ． ３０ ０ ３ 北京 工业 大学工 程抗 震 与结
０ 引 言
伴 随 人类 文 明 的发 展 和科 学技 术 水平 的提 高 ， 类 对 自然界 进 行 着 前所 未 有 的改 造 。工业 的 人 发展 ， 人类生存 的需要 ， 使各种大型桥梁结构不 断 地 涌 现 。桥 梁结 构 的复 杂化 ， 型化 已成 为 一种 发 大 展趋势 ，大跨度 的桥梁 的建造使结构健康 监测技 术 的重 要 性 和必 要 性 被 人 们 所 认 识 。这 是 由于 大 型桥梁结 构使用期长 ，在其 服役期 内不可避免地 受到环境腐蚀 、 材料老化 、 荷载 的长期效 应等因素 的影响 ， 使其工作能力受到限制。一旦这些结构失 去工作 的能力 ， 将给人们带来 巨大的损失 ， 其后果 不堪 设 想 。 所 以就要 对 桥 梁 结 构 进行 服 役 期 内的 长期监测 ， 及时诊断其遇到 的问题 ， 为人类 减少灾 害 。这 些 都 要 由结 构 的监 测技 术 来 完 成 。 对桥梁结构进行模态参数识别是结 构健康监 测的重要组成部分 。对各种大型的桥梁结构进行 分析及 主被动控制 ， 都必须确定结构的参数（ 刚度 、 质量 、 阻尼等）如何确定这些参数要归结 于参数识 。
一种桥梁模态参数自动识别方法[发明专利]
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专利名称：一种桥梁模态参数自动识别方法专利类型：发明专利
发明人：汪利,郑钦杰,吕中荣
申请号：CN202210231942.5
申请日：20220309
公开号：CN114676477A
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种桥梁模态参数自动识别方法，该方法包括：获取桥梁模态参数并进行验证，得到稳定点数据；基于分层聚类方法对稳定点数据进行分类，得到聚类树；根据需要结构模态的阶数从聚类树提取模态参数。
通过使用本发明，能够实现模态参数识别的完全自动化。
本发明作为一种桥梁模态参数自动识别方法，可广泛应用于建筑模态识别领域。
申请人：中山大学
地址：510275 广东省广州市海珠区新港西路135号
国籍：CN
代理机构：深圳市创富知识产权代理有限公司
代理人：高冰
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环境激励下大型桥梁模态参数识别的一种方法
第一作者 秦世 强 男， 博士生 ，９７年生 １８
振 动 与 冲 击
２１ 第 ３ ０ ２年 １卷
梁 自振 频 率 低 、 态 密 集 ， 之 测 试 过 程 中 的 噪声 影 模 加
为此 ， 以通过 如下 的算 法 实 现 ： 可
响， Ｅ 在 ＭＤ过 程 中往 往 会 出现 模 态 混 叠 ； 纯 的 利 用 单 ＳＩ Ｓ 方法 识别 模 态参数 又存 在 虚假 模 态 的 问题 ， 因此 尝 试 从解 决这 两 个 问题 的角 度 出发 ， 引入 屏 蔽 信 号 以消 除Ｅ ＭＤ中的模 态混 叠 ， 将原 始 信 号分 解 成 一 系列 只 包 含 结构某 一 阶 固有振 动信 息 的 Ｉ ， ＭＦ 然后 再 利用 ＳＩ Ｓ识
ｗ ｓｐｏｏｅ ．Ｔ ｅｍ ｔｏ ａ ｂ ｓｄ ｏ ａｄ ｉｔ— ｓ ｉ ｅ ｍｐ ｉ ｌ ｏ ｅｄ ｃｍ ｏｉｏ Ｂ Ｅ Ｄ）ａ ｄ ｓ ｃ ａｔ ａ ｒｐ ｓｄ ｈ ｅｈ ｄｗ ｓ ａｅ ｎｂ ｎ ｗ ｄ ｒ ｔｃ ｄ ｅ ｉｃ ｄ ｅｏ ｐ ｓ ｉ ｈ ｅｒｔ ｒａ ｍ ｔ ｎ（ Ｒ Ｍ ｎ ｔ ｈ ｓ ｃ ｏ ｉ
模 态参 数 识 别 是 桥 梁 健 康 监 测 的重 要 组 成 部 分 ， 准 确 的识 别模 态参数 ， 是进 行 有 限元 模 型修 正 、 构 损 结 伤 识别 以及 性 能评 定
通 过 测得 的动 力 响应 ， 别 桥 梁 的 固有 振 动 频率 、 识 阻尼 比和 振型 的过 程 。环境 激 励下 的模 态参 数 识 别 由于不 需 要外 部 激励 设 备 且 不 影 响 正 常交 通 ， 已经 成 为 大 型
振
第 ３ 第 ２期 １卷
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｉ Ｓ Ｋ
一种时变模态参数识别方法[发明专利]
![一种时变模态参数识别方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7bda1c5f65ce05087732138e.png)
专利名称：一种时变模态参数识别方法专利类型：发明专利
发明人：张发明,顾亮亮,何乾强
申请号：CN201911422634.5
申请日：20191231
公开号：CN111174996A
公开日：
20200519
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请属于模态试验技术领域，特别涉及一种时变模态参数识别方法，包括如下步骤：构建谱分析模块；通过所述谱分析模块对加速度传感器数据以及力传感器信号进行时域采集；构建时变分析模块；通过所述时变分析模块对步骤二中采集到的数据进行分析，获得频响函数的瀑布图；在频响函数瀑布图中选取不同的频响函数进行分析，获得模态参数。
本申请的时变模态参数识别方法，通过构建时变分析模块对时域采集数据进行分析，最后获得模态参数，从而能够解决时变系统的模态参数识别问题。
申请人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所
地址：110035 辽宁省沈阳市皇姑区塔湾街40号
国籍：CN
代理机构：北京航信高科知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：高原
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桥梁模态参数识别方法
桥梁模态参数识别方法嘿，咱今儿个就来聊聊桥梁模态参数识别方法。
你说这桥梁啊，就好比是咱生活中的大巨人，它们横跨江河湖海，连接着各个地方，让咱的通行变得轻而易举。
那这模态参数识别方法呢，就像是给这些大巨人做体检的一套手段。
咱得搞清楚它们的“身体状况”，是不是健康呀，有没有啥小毛病。
这可太重要啦，要是不搞清楚，万一哪天出点问题，那可不得了！比如说，咱可以通过动力测试的办法。
就好像给桥梁来一场特别的“运动会”，让它在各种外力作用下动起来，然后我们观察它的反应，收集各种数据。
这不就像是咱人去体检，又是抽血又是拍片的嘛，就是为了能准确了解身体内部的情况呀。
还有啊，咱可以利用一些先进的仪器设备，就像给桥梁配上了超级厉害的“眼睛”和“耳朵”，能捕捉到最细微的变化和声音。
这就好比咱有了个能看穿一切的法宝，能把桥梁的秘密都给挖出来。
再想想，这识别方法还像是一个解谜的过程。
我们要从一堆看似杂乱无章的数据中，找出那些关键的信息，就跟在一堆拼图碎片里找出正确的那几块，然后拼成一幅完整的画面一样。
这可得有点真本事才行呢！你说要是没有这些好的方法，咱怎么能放心地在那些大桥上走来走去呀？怎么能保证它们能稳稳地承载着那么多的车辆和行人呢？这可不是开玩笑的事儿呀！而且哦，这些方法还在不断发展和进步呢。
就跟咱人一样，要不断学习新知识，让自己变得更厉害。
说不定以后还会有更牛的方法出现，能把桥梁的模态参数识别得更准确、更全面。
总之呢，桥梁模态参数识别方法是非常重要的，关系着我们的出行安全，也关系着整个社会的发展。
咱可得重视起来，让这些大巨人一直健康地为我们服务呀！你说是不是这个理儿？。
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910214095.X
(22)申请日 2019.03.20
(71)申请人 合肥工业大学
地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路
193号
(72)发明人 贺文宇 任伟新
(74)专利代理机构 安徽省合肥新安专利代理有
限责任公司 34101
代理人 何梅生
(51)Int.Cl.
G01N 29/12(2006.01)
(54)发明名称
一种桥梁模态参数识别方法
(57)摘要
本发明公开了一种桥梁模态参数识别方法，
其特征是：在两轴车辆上安装单个无线加速度传
感器形成可移动测试装备，将所述两轴车辆逐步
置于桥梁的不同位置处进行测试，获取两轴车
辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应，通过傅
里叶变换对所述动力响应进行频谱分析，得到两
轴车辆-桥梁系统频率，再利用两轴车辆-桥梁系
统角频率的变化关于桥梁模态参数即频率和振
型的物理关系，
识别桥梁频率和振型。
权利要求书3页 说明书8页 附图4页CN 109839441 A 2019.06.04
C N 109839441
A
1.一种桥梁模态参数识别方法，其特征是：在两轴车辆上安装单个无线加速度传感器形成可移动测试装备，将所述两轴车辆逐步置于桥梁的不同位置处进行测试，获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应，通过傅里叶变换对所述动力响应进行频谱分析，得到两轴车辆-桥梁系统频率，再利用两轴车辆-桥梁系统频率的变化关于桥梁模态参数即频率和振型的物理关系，识别桥梁频率和振型。
2.根据权利要求1所述的桥梁模态参数识别方法，其特征是包含如下步骤：
步骤1：确定两轴车辆参数，包括：两轴车辆的质量与桥梁的质量的比值为0.02-0.05，两轴车辆的前轴与后轴的质量比值为1.5-2.5，两轴车辆的轴距不小于1m；
步骤2：选择桥梁振型测点，将桥梁左端支座支承点处作为第1个测点，从左至右依次选择测点，相邻两测点之间的距离为车辆轴距，测点编号从左至右依次增加，测点总数为T；
步骤3：将所述可移动测试装备置于桥梁上，后轴置于第1个测点，前轴置于第2个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应；随后，将车辆向右移动，后轴置于第2个测点，前轴置于第3个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取系统在环境激励下的动力响应，依序完成从左至右的T -1次测试；
步骤4：逆转车辆方向，从桥梁右端开始测试；首先将后轴置于第T个测点，前轴置于第T -1个测点，利用可移动测试装备上的加速度传感器获取两轴车辆-桥梁系统在环境激励下的动力响应；按照与步骤3相同的方式依序完成从右至左的T -1次测试；
步骤5：通过傅里叶变换，对步骤3和步骤4所获得的动力响应进行频谱分析，经识别获得各阶测试频率；
步骤6：利用从左至右的第一次测试和从右至左的最后一次测试所获得的各阶测试频率，经识别获得桥梁各阶频率；
步骤7：利用车辆-桥梁系统角频率的变化与相应测量位置上桥梁振型的物理关系，识别桥梁振型。
3.根据权利要求2所述的桥梁模态参数识别方法，其特征是：
按如下方式确定两轴车辆-桥梁系统频率的变化关于桥梁模态参数的物理关系：采用总自由度数为N的有限元模型进行模拟，
无阻尼桥梁动力方程如式(1)：
其中，K和M分别为桥梁的刚度矩阵和质量矩阵，矩阵大小为N ×N，ωi 和φi 分别为桥梁的第i阶角频率和第i阶质量归一化振型；
桥梁第i阶角频率ωi 和桥梁第i阶频率f i
关系如式(2)：
频率响应函数矩阵H(ω)如式(3)，H(ω)是N ×N的矩阵：
H(ω)＝[K -ω2M]-1 (3)
其中，ω为频率变量；
频率响应函数矩阵H(ω)中的第j行j列的元素H j,j
(ω)由式(4)所表征：
权 利 要 求 书1/3页2CN 109839441 A。