環(huán)境變化下基于主成分分析的海洋平臺結構損傷識別研究.pdf

1、海洋平臺具有結構復雜，體積龐大等特點，并長期服役于惡劣的海洋環(huán)境中，極易發(fā)生損傷破壞，因此對海洋平臺進行健康監(jiān)測和損傷識別有著重要的理論和現(xiàn)實意義?；谡駝拥慕Y構損傷識別方法可以根據(jù)結構損傷前后特征參數(shù)的變化進行損傷識別，但由環(huán)境因素的改變所引起的結構特征參數(shù)的變化往往掩蓋了結構損傷所引起的特征參數(shù)的變化。為此，本文利用主成分分析(Principle ComponentAnalysis，簡稱PCA)進行環(huán)境因素影響下的海洋平臺結構損傷識

2、別研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)綜述了國內(nèi)外環(huán)境因素（溫度、質量）對結構特征參數(shù)的影響;將去除環(huán)境因素影響的結構損傷識別方法進行評述，并指出了其優(yōu)缺點。
　　(2)環(huán)境因素影響下基于自回歸(Auto-Regressive，簡稱AR)模型和主成分分析的結構損傷識別研究。首先利用AR模型對不同節(jié)點處的加速度響應進行擬合，提取AR模型系數(shù)，然后采用PCA技術將數(shù)據(jù)標準化處理后的AR模型系數(shù)投影至受環(huán)境因素影響大的低維空間，再逆投

3、影至原始空間，在原始空間中構造Q統(tǒng)計量，將Q統(tǒng)計量作為去除環(huán)境因素影響的損傷指標，最后結合統(tǒng)計控制圖對結構損傷進行識別研究。海洋平臺結構數(shù)值模擬和模型試驗結果表明，在合理地選擇主成分階數(shù)的前提下，該方法可以有效的去除環(huán)境因素對損傷識別的影響，但對于結構損傷程度較小的工況，其識別效果較差。
　　(3)環(huán)境因素影響下基于AR模型和核主成分分析(Kernel PrincipleComponent Analysis，簡稱KPCA)的結構損

4、傷識別研究。首先利用AR模型對不同節(jié)點處的加速度響應進行擬合，提取AR模型系數(shù)，然后利用核函數(shù)將數(shù)據(jù)標準化處理后的AR模型系數(shù)投影到高維特征空間中，在高維特征空間中進行主成分分析并構造Q統(tǒng)計量和得分圖，根據(jù)得分圖發(fā)現(xiàn)KPCA的可分性優(yōu)于PCA的可分性;最后將Q統(tǒng)計量作為去除了環(huán)境因素影響的損傷指標，同時結合統(tǒng)計控制圖對結構損傷進行識別研究。海洋平臺結構數(shù)值模擬和模型試驗結果表明，核主成分分析技術能夠去除環(huán)境因素對損傷識別的影響，而且可以