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地球物理学进展 2020年第5期35卷 1911-1918页

作者：姚铭高刚胡瑞卿谢玮张方南桂志先中国石化石油物探技术研究院南京211103 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 中国石油东方地球物理公司涿州072751

贝叶斯反演方法是一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法,该方法除了以寻找最优解为目标外同时还能对反演结果进行评价分析,因此在地球物理反演领域中占据重要地位.然而传统的贝叶斯反演算法约束能力一般,存在精度不高的问题.本文... 详细信息

贝叶斯反演方法是一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法,该方法除了以寻找最优解为目标外同时还能对反演结果进行评价分析,因此在地球物理反演领域中占据重要地位.然而传统的贝叶斯反演算法约束能力一般,存在精度不高的问题.本文为了进一步提高该反演算法的精度,分别从初始反演阻抗模型、先验概率分布以及似然函数三个方面对算法进行了改进,改进点主要包括对初始反演阻抗模型中的随机噪声成分进行butterworth滤波处理使构建的初始阻抗与真实阻抗更加接近从而降低反演的难度,对先验概率分布进行多方法综合处理从而有效避免了单一方法约束能力的不足,对似然函数则引入反演残差与子波的互相关函数将其扩展为一个向量从而可以使其针对每个点进行约束.通过以上改进在一定程度上提高了贝叶斯反演算法的约束能力,并利用改进后的算法进行单道记录反演试算,直观对比分析了反演阻抗与实际阻抗的匹配程度,同时引入误差项加以验证,结果表明改进算法能够在一定程度上提高反演的精度.最后,本文通过抗噪性分析检验了改进算法的稳定性和适用性.

关键词：贝叶斯理论初始反演阻抗先验概率似然函数抗噪性分析

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基于模态频率应变能熵和Tent-SSA-BP神经网络的桥梁结构损伤识别方法研究

基于模态频率应变能熵和Tent-SSA-BP神经网络的桥梁结构损伤识别...

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作者：施昊兰州理工大学

学位级别：硕士

安全是桥梁结构设计和使用中最重要的原则之一。随着结构使用寿命的增加,由于材料老化、外部环境影响、交通繁忙等因素,桥梁会出现不同程度的累积性损坏,可能会导致局部刚度折损,影响到桥梁的整体稳定性。如果损坏严重,甚至会导致桥梁... 详细信息

安全是桥梁结构设计和使用中最重要的原则之一。随着结构使用寿命的增加,由于材料老化、外部环境影响、交通繁忙等因素,桥梁会出现不同程度的累积性损坏,可能会导致局部刚度折损,影响到桥梁的整体稳定性。如果损坏严重,甚至会导致桥梁倒塌。因此,及时、准确地识别桥梁结构的损坏十分重要。本文基于结构模态、信息熵和BP神经网络,提出桥梁损伤识别的新方法,主要的研究内容和结论如下:(1)考虑到损伤识别过程中结构模态的动态一致性,将模态应变能与频率相结合,推导出模态频率应变能变化率指标(MFSEGI)、模态频率应变能变化指标(MFSECI)和模态频率应变能基指标(MFSEBI),建立简支梁和连续梁数值模型验证三种模态频率应变能指标在不同程度的损伤下,对单点损伤和多点损伤的损伤位置定位能力,对比讨论在损伤识别过程中各自的优缺点。(2)引入非线性信息熵理论,结合模态频率应变能构造模态频率应变能熵差变化率指标(MFSEEGI)和模态频率应变能熵标准差指标(MFSEESDI),以连续梁和悬链线拱桥有限元模型分析其损伤识别能力和处理无序信息的抗干扰能力。(3)设置不同程度的高斯白噪声模拟环境噪声对损伤识别过程的影响,验证模态频率应变能指标和信息熵指标识别损伤过程中的抗噪性能。(4)采用曲线拟合和BP神经网络预测两种方法进行桥梁损伤定量研究。分别利用麻雀搜索算法和混沌Tent映射麻雀搜索算法优化BP神经网络,构建SSA-BP神经网络和Tent-SSA-BP神经网络的网络结构,优化初始权值和阈值,讨论四种方法对于简支梁和连续梁损伤定量的精准度差异。通过以上研究,结果表明:首先,模态频率应变能和模态频率应变能熵指标均可以准确有效地识别简支梁、连续梁和悬链线拱发生损伤的位置,其中MFSEESDI指标对损伤的敏感性最强,识别效果最好。而MFSEBI指标受损伤邻近效应的影响最小,可以反映出指标与损伤程度之间的比例关系。其次,在噪音的干扰下,模态频率应变能指标识别损伤的精准度降低,而信息熵指标在10%以内噪声水平的干扰下依然可以识别损伤发生的位置,抗噪性较好。最后,曲线拟合方法的损伤定量效果较好,但发生轻微损伤时的拟合误差较大。优化后的BP神经网络回归预测的能力明显提升,其中Tent-SSA-BP神经网络的预测定量效果最好,准确率最高,具有普遍适用性。

关键词：损伤识别模态频率应变能信息熵抗噪性分析 BP神经网络麻雀搜索算法混沌Tent映射

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基于动力指纹和D-S证据理论数据融合的桥梁损伤识别研究

基于动力指纹和D-S证据理论数据融合的桥梁损伤识别研究

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作者：王博宇兰州理工大学

学位级别：硕士

交通是社会经济发展的命脉,桥梁是交通网络的重要组成部分。自改革开放数十年以来,随着国民经济的大力发展,我国的交通网络已经趋于完善。对于服役时间较长的桥梁,由于环境侵蚀、荷载作用、以及自身材料老化等因素的长期影响,导致桥梁... 详细信息

交通是社会经济发展的命脉,桥梁是交通网络的重要组成部分。自改革开放数十年以来,随着国民经济的大力发展,我国的交通网络已经趋于完善。对于服役时间较长的桥梁,由于环境侵蚀、荷载作用、以及自身材料老化等因素的长期影响,导致桥梁结构的性能退化,发生损伤的潜在危险性较大。因此,针对桥梁结构损伤识别方法研究的重要性不言而喻。本文主要通过将基于曲率模态理论和广义柔度理论的确定性损伤识别方法与数据融合不确定损伤识别方法相结合,提出一种基于动力指纹与改进D-S证据理论的损伤识别方法。采用ANSYS有限元软件建立连续梁模型,通过数值模拟分析,验证该方法的有效性和研究其抗噪性。本文主要工作与研究结果如下:(1)通过曲率模态理论和广义柔度理论构建叠加曲率模态改变率SCMCR、频率加权叠加曲率模态改变率SCMQR、广义柔度曲率矩阵对角差GFCCD、广义柔度曲率1-范数差GFCCN1和广义柔度曲率2-范数差GFCCN2五种指标。为数据融合提供优选指标,通过简支梁和连续梁数值模型,对比五种指标在不同损伤工况下的损伤识别结果和抗噪性能。对比结果表明:指标GFCCD和指标SCMQR在损伤识别定位、定量、抗噪性上优于其他三种指标。(2)将优选指标GFCCD和指标SCMQR作为独立的信息源进行D-S证据理论数据融合,提出基于改进D-S证据理论的桥梁结构损伤识别方法。通过简支梁和三跨连续梁数值模型,对比分析单一损伤指标、传统D-S证据理论融合指标和改进D-S证据理论融合指标对于桥梁损伤的识别效果以及指标的抗噪性能。对比结果表明:改进D-S证据理论融合指标够有效地降低未损伤单元的影响,增强损伤单元的损伤概率,改善对损伤的误判和漏判情况,能够对损伤进行精确地定位且具备较好的抗噪性。(3)由于改进D-S证据理论会受到信息源的影响,在部分工况的损伤识别中出现漏判的情况,提出基于两阶段数据融合的损伤识别方法。通过对简支梁和三跨连续梁数值模型进行损伤识别研究,研究结果表明:两阶段数据融合指标D相较于单次改进D-S证据理论融合,对结构的损伤识别有着更好的准确度,减少了对结构损伤的漏判,且具备更好的抗噪性,在15%的噪声水平下,依旧能够对结构损伤进行准确地定位。

关键词：损伤识别曲率模态广义柔度矩阵 D-S证据理论数据融合抗噪性分析

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计及噪声影响的高准确度迭代滤波电网频率测量方法

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中国测试 2020年第7期46卷 54-59,132页

作者：舒骁骁祝君剑朱亮张军号温和国网江西省电力有限公司供电服务管理中心江西南昌330077 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

电网频率是电力系统的关键参数,表征电网运行状态,对电力系统控制和保护至关重要。迭代滤波方法采用时域移频和迭代滤波两步可高效实现电网频率测量。然而,实际测量中,电力信号不可避免地受到噪声干扰而产生频率估计误差,影响频率测量... 详细信息

电网频率是电力系统的关键参数,表征电网运行状态,对电力系统控制和保护至关重要。迭代滤波方法采用时域移频和迭代滤波两步可高效实现电网频率测量。然而,实际测量中,电力信号不可避免地受到噪声干扰而产生频率估计误差,影响频率测量准确度。因此,通过引入迭代滤波过程等效加权滤波器的等效噪声带宽、扇形损失参数以及滤波器重叠相关系数,研究加性高斯白噪声对基于迭代滤波的电力系统频率估计的影响,推导相应的方差表达式。通过设置不同的仿真参数,验证基于迭代滤波频率估计方差表达式的有效性。最后基于所推导的方差表达式,给出通过增加测量间隔和提高迭代次数提升实际测量中频率估计准确度的建议。

关键词：迭代滤波频率估计抗噪性分析方差估计

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