一种基于压缩感知的无重构模态参数获取方法及检测方法

本技术涉及结构状态监测，特别涉及一种基于压缩感知的无重构模态参数获取方法及检测方法。

背景技术：

1、模态参数识别是研究结构固有振动特性一种方式，结构检测的主要目的之一就是识别结构的模态参数，如，模态频率、模态阻尼比以及模态振型。模态参数识别可以应用于结构状态监测，有限元模型分析与模型修正、结构振动控制、损伤识别等领域。

2、压缩感知(compressivesensing,cs)是一种信号处理方法，其以可实现欠采样、优化算法性能较佳等优点被振动领域相关人员广泛关注并将其引进到模态参数识别的研究。目前已有方法之一为先验稀疏分解(prior sparse decomposition,psd)，该方法可以实现基于压缩感知的工作模态参数识别，然而，由于模态频率和模态阻尼比的分辨率可能需要较高，导致字典过大，增加了模态参数识别的计算量，进而影响模态参数的识别效率。

3、因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种基于压缩感知的无重构模态参数获取方法及检测方法。

2、为了解决上述技术问题，本技术实施例第一方面提供了一种基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，所述的方法包括：

3、获取待检测结构随机采样下的压缩振动响应信号；

4、为所述压缩振动响应信号设置第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，根据所述第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态频率，其中，所述第二模态频率搜索范围的范围区间窄于所述第一模态频率搜索范围的范围区间；

5、根据所述模态频率设置第一模态阻尼比搜索范围以及第二模态阻尼比搜索范围，根据所述第一模态阻尼比搜索范围及第二模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态阻尼比，其中，所述第二模态阻尼比搜索范围的范围区间窄于所述第一模态阻尼比搜索范围的范围区间；

6、根据所述模态频率和模态阻尼比，确定所述待检测结构对应的模态振型。

7、所述基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，其中，所述为所述压缩振动响应信号设置第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，根据所述第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态频率具体包括：

8、为所述压缩振动响应信号设置第一模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法从所述第一模态频率搜索范围内搜索候选模态频率；

9、根据所述候选模态频率设置第二模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法从所述第二模态频率搜索范围内搜索模态频率。

10、所述基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，其中，所述通过基追踪降噪算法从所述第一模态频率搜索范围内搜索候选模态频率具体包括：

11、根据所述第一模态频率搜索范围以离散正弦变换为基建立候选频率字典；

12、采用基追踪降噪算法求解所述候选频率字典的最优解，以得到候选模态频率。

13、所述基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，其中，所述根据所述模态频率设置第一模态阻尼比搜索范围以及第二模态阻尼比搜索范围，根据所述第一模态阻尼比搜索范围及第二模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态阻尼比具体包括：

14、根据所述模态频率设置第一模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法从所述第一模态阻尼比搜索范围内搜索候选模态阻尼比；

15、根据所述候选模态阻尼比设置第二模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法从所述第二模态阻尼比搜索范围内搜索模态阻尼比，其中，所述第二模态阻尼比搜索范围的范围区间窄于所述第一模态阻尼比搜索范围的范围区间。

16、所述基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，其中，所述通过基追踪降噪算法从所述第一模态阻尼比搜索范围内搜索候选模态阻尼比具体包括：

17、根据所述第一模态阻尼比搜索范围以离散正弦变换为基建立候选阻尼字典；

18、采用基追踪降噪算法求解所述候选阻尼字典的最优解，以得到候选模态阻尼比。

19、所述基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，其中，所述根据所述模态阻尼比，确定所述待检测结构对应的模态振型具体包括：

20、获取所述模态频率和模态阻尼比对应的目标阻尼字典，并将所述目标阻尼字典中的各行合并，以得到目标矩阵；

21、根据所述目标矩阵，通过对所述压缩振动响应信号对应的稀疏模型进行求逆运算，以得到所述待检测结构对应的模态振型。

22、本技术实施例第二方面提供了一种结构损伤的检测方法，其应用如上所述的基于压缩感知的无重构模态参数获取方法，所述方法包括：

23、获取待检测结构随机采样下的压缩振动响应信号，并通过所述无重构模态参数获取方法获取所述压缩振动响应信号的无重构工作模态参数，其中，所述无重构工作模态参数包括模态振型、模态固有频率以及模态阻尼比；

24、根据所述无重构工作模态参数与所述待检测结构对应的基准模态参数，确定所述待检测结构的故障检测结果。

25、本技术实施例第三方面提供了一种根据压缩感知和先验信息的模态参数获取系统，所述的系统包括：

26、获取模块，用于获取待检测结构随机采样下的压缩振动响应信号；

27、第一控制模块，用于为所述压缩振动响应信号设置第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，根据所述第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态频率，其中，所述第二模态频率搜索范围的范围区间窄于所述第一模态频率搜索范围的范围区间；

28、第二控制模块，用于根据所述模态频率设置第一模态阻尼比搜索范围以及第二模态阻尼比搜索范围，根据所述第一模态阻尼比搜索范围及第二模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态阻尼比，其中，所述第二模态阻尼比搜索范围的范围区间窄于所述第一模态阻尼比搜索范围的范围区间；

29、确定模块，用于根据所述模态阻尼比，确定所述待检测结构对应的模态振型。

30、本技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的基于压缩感知的无重构模态参数获取方法中的步骤，和/或如上所述的结构损伤的检测方法中的步骤。

31、本技术实施例第五方面提供了一种终端设备，其包括：处理器、存储器及通信总线；所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；

32、所述通信总线实现处理器和存储器之间的连接通信；

33、所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的基于压缩感知的无重构模态参数获取方法中的步骤，和/或如上所述的结构损伤的检测方法中的步骤。

34、有益效果：与现有技术相比，本技术提供了一种基于压缩感知的无重构模态参数获取方法及检测方法，方法包括获取待检测结构随机采样下的压缩振动响应信号；为所述压缩振动响应信号设置第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，根据所述第一模态频率搜索范围及第二模态频率搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态频率；根据所述模态频率设置第一模态阻尼比搜索范围以及第二模态阻尼比搜索范围，根据所述第一模态阻尼比搜索范围及第二模态阻尼比搜索范围，通过基追踪降噪算法确定模态阻尼比；根据所述模态频率和模态阻尼比，确定所述待检测结构对应的模态振型。本技术利用基追踪降噪算法通过两步搜索的方式确定模态参数，这样避免由于字典过大而导致的计算量大的问题，提高了模态参数的识别效率。