基于改进HHT的泵站管道工作模态辨识.PDFVIP

第 32 卷 第 2 期 农 业 工 程 学 报 Vol.32 No.2 2016 年 1 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jan. 2016 71 基于改进 HHT 的泵站管道工作模态辨识 张建伟，江 琦，朱良欢，王 涛，郭 佳 （华北水利水电大学水利学院，郑州 450011 ） 摘 要：为提高管道工作模态辨识精度，在希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform ，HHT ）辨识基础上，发展奇异值 分解（singular value decomposition，SVD）和经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD ）联合滤波技术与HHT 时频域辨识结合的模态辨识方法。SVD-EMD 联合滤除结构振动信号中的强噪声，凸显结构振动特性，有效避免了后期 HHT 参数辨识过程中虚假模态干扰，提高辨识精度和准确性。将该方法应用于景泰二期工程 3 泵站 2 管道的模态参数辨 识问题中，建立该管道有限元模型并计算其结构动力特性。对比该文方法辨识结果、随机子空间辨识结果与有限元计算 结果，该文方法辨识结果稍小于随机子空间辨识结果，与有限元计算结果更接近，其最大辨识误差为 3.6% 。研究表明， 该方法能准确辨识管道频率，且有效降低管道结构背景强噪声。该研究可为管道安全运行和在线健康监测提供参考。 关键词：振动；有限元法；信号分析；泵站管道；供水；模态参数辨识 doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.011 中图分类号：TV93; TB53 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2016)-02-0071-06 张建伟，江 琦，朱良欢，王 涛，郭 佳. 基于改进HHT的泵站管道工作模态辨识[J]. 农业工程学报，2016，32(2)： 71－76. doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.011 Zhang Jianwei, Jiang Qi, Zhu Lianghuan, Wang Tao, Guo Jia. Modal parameter identification for pipeline of pumping station based on improved Hilbert-Huang transform[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2016, 32(2): 71 －76. (in Chinese with English abstract) doi ：10.11975/j.issn.1002-6819.2016.02.011 全健康检测方法成为研究热点[12] 。 0 引 言 基于环境激励下模态参数辨识方法是近几年快速发 压力管道在水利、农业、工业等领域的输水输气中 展的结构健康损伤辨识方法，该方法辨识结果能真实反 广泛应用，特点是规模大、运行时间长，因此管道安全 映结构正常运行状态下动力特性，且辨识精度高，在诸 稳定运行尤为重要。振动对于管道是交变动荷载，长期 多领域广泛应用[13-18] 。Huang N E[19]提出的希尔伯特-黄变 的振动会