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随机子空间识别方法计算效率的改进

地震工程与工程振动 2007年第3期27卷 88-94页

作者：常军孙利民张启伟苏州科技学院管理科学与工程系江苏苏州215011 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。该方法的基本原理是将“将来”数据向“过去”数据进行垂直投影,进而根据该投影计算出... 详细信息

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。该方法的基本原理是将“将来”数据向“过去”数据进行垂直投影,进而根据该投影计算出可观测矩阵和一个Kalman滤波状态序列。而Kalman滤波序列是“过去”输出信号的线性组合,即“过去”输出和“将来”状态估计建立了关系。而从Hankel矩阵的组成来看,由于要使得该矩阵具有单无限的条件,所需的计算时间也比较长。据此对随机子空间方法进行了改进。改进的基本思想是采用一个测点的信号作为“过去”作为输出信号代替全部测点的信号。这样就减少了计算量。最后用一数值模拟算例进行了验证,结果良好。

关键词：参数识别环境振动动力特性模态分析随机子空间改进

基于数据驱动的应变模态参数随机子空间识别法

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中南大学学报（自然科学版） 2012年第9期43卷 3601-3608页

作者：肖祥任伟新戴恩彬中南大学土木建筑学院湖南长沙410075 武汉理工大学交通学院湖北武汉430067

基于以应变和应变率为状态变量的系统随机状态空间模型,比拟基于数据驱动的位移模态参数随机子空间识别方法,建立基于数据驱动的应变模态参数随机子空间识别方法,用于环境激励下的结构应变模态参数识别,并通过数值算例和实例对识别方法... 详细信息

基于以应变和应变率为状态变量的系统随机状态空间模型,比拟基于数据驱动的位移模态参数随机子空间识别方法,建立基于数据驱动的应变模态参数随机子空间识别方法,用于环境激励下的结构应变模态参数识别,并通过数值算例和实例对识别方法进行验证。数值算例计算结果表明:应变模态参数随机子空间识别法可在各种噪声情况下较好地识别出结构的曲率模态振型,而且识别的曲率模态振型对局部损伤很敏感,具有较强的抗噪能力;实测算例识别的应变模态振型也与理论振型较吻合,从而进一步验证本研究识别方法的实用性。

关键词：应变模态数据驱动随机子空间参数识别

基于随机子空间和最小二乘法的介质损耗角检测方法

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高电压技术 2011年第4期37卷 828-833页

作者：李天云袁明哲蔡国伟白波东北电力大学电气工程学院吉林132012

介质损耗角是判断高压设备绝缘状况的有效参数之一,而准确地提取基波电压和电流信号是检测介损角的关键。为精确检测介损角,提出基于随机子空间辨识(stochastic subspace identification,SSI)与最小二乘(leastsquare,LS)法的介损角检测... 详细信息

介质损耗角是判断高压设备绝缘状况的有效参数之一,而准确地提取基波电压和电流信号是检测介损角的关键。为精确检测介损角,提出基于随机子空间辨识(stochastic subspace identification,SSI)与最小二乘(leastsquare,LS)法的介损角检测方法。该方法可以准确提取基波电压和电流分量,得到基波电压和电流的相位,从而实现介损角的准确检测。当介损角真实值、电压频率、3次谐波、直流分量、采样频率、采样点数以及白噪声等状态变化时,对SSI-LS法基本无影响;当白噪声的信噪比>25 dB时,其计算结果满足介损角的误差精度;经与谐波分析法进行比较分析可知,此算法的速度和精度较优。仿真分析结果验证了该方法的可行性与有效性。

关键词：介损角随机子空间最小二乘谐波分析法基波白噪声

基于Welch法的协方差随机子空间方法的模态参数识别

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力学学报 2022年第10期54卷 2850-2860,I0005页

作者：李雪艳官宇航罗铭涛吴博宇暨南大学力学与建筑工程学院重大工程灾害与控制教育部重点实验室广州510632

对工程结构进行环境激励下的模态参数识别具有重要意义,而随机子空间法作为适合环境激励下模态参数识别的时域方法,由于噪声和复杂激励的原因,会产生虚假模态、真实模态遗漏、系统自动定阶难和计算效率等问题,这些问题阻碍了该方法在实... 详细信息

对工程结构进行环境激励下的模态参数识别具有重要意义,而随机子空间法作为适合环境激励下模态参数识别的时域方法,由于噪声和复杂激励的原因,会产生虚假模态、真实模态遗漏、系统自动定阶难和计算效率等问题,这些问题阻碍了该方法在实际工程中的广泛应用.本文提出了基于Welch法的随机子空间方法,通过Welch法对振动响应在频域进行去噪、降低环境激励和其他不确定性因素影响的处理,把结构固有模态从噪声和激励频率中突显出来,形成富含更多结构模态的Toeplitz矩阵,然后进行奇异值分解和状态矩阵计算,最后进行特征值分析.为了实现自动定阶,对不同奇异值分量构建的状态矩阵得到的特征参数,进行模糊C均值聚类分析和模态的平均相位偏移分析,剔除虚假模态,实现结构模态参数的自动识别.并把本文所提出方法应用于一座大跨悬索桥的实测加速度响应分析,和一座七十层的高层建筑的加速度响应分析,跟频域分解法、传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法的计算结果进行了比较,发现基于Welch方法的随机子空间法相比于传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法,在避免模态遗漏和计算效率方面有显著提高,而相对于频域分解法则在自动识别和剔除虚假模态方面有明显优势.

关键词：模态参数识别随机子空间平均相位偏移聚类分析韦尔奇方法

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随机子空间方法在桥塔模态参数识别中的应用

地震工程与工程振动 2006年第5期26卷 183-187页

作者：常军张启伟孙利民同济大学土木工程防灾国家重点实验室

基于环境振动的结构模态参数识别方法正逐渐成为国内外研究的一大热点。环境振动方法就是仅仅利用结构测试的输出信号进行结构的模态参数识别,随机子空间方法就是其中的一种。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以... 详细信息

基于环境振动的结构模态参数识别方法正逐渐成为国内外研究的一大热点。环境振动方法就是仅仅利用结构测试的输出信号进行结构的模态参数识别,随机子空间方法就是其中的一种。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。它属于时域的方法,该方法不需要进行FFT变换,它不仅可以识别结构的频率,而且可以识别结构的阻尼和振型。文章首先介绍了随机子空间的理论,然后用该方法对正在施工中的南京长江三桥的南塔进行模态参数识别,通过与其他方法的识别结果进行比较,证明随机子空间方法不失为一种有效的模态参数识别方法。

关键词：随机子空间环境振动参数识别南京长江三桥桥塔动力特性模态分析

用于癌症分类的随机子空间半监督维数约减(英文)

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华南理工大学学报（自然科学版） 2013年第7期41卷 137-144页

作者：文贵华蔡先发韦佳华南理工大学计算机科学与工程学院广东广州510006 广东药学院医药信息工程学院广东广州510006 深圳市高性能数据挖掘重点实验室广东深圳518055

精确的癌症分类对于癌症的成功诊断和治疗是必不可少的.半监督维数约减算法在干净的数据集上表现得很好,然而当面临噪声时,当前的大部分算法所构造的邻域结构是拓扑不稳定的.为了克服这一问题,文中提出了一种基于随机子空间的半监督维... 详细信息

精确的癌症分类对于癌症的成功诊断和治疗是必不可少的.半监督维数约减算法在干净的数据集上表现得很好,然而当面临噪声时,当前的大部分算法所构造的邻域结构是拓扑不稳定的.为了克服这一问题,文中提出了一种基于随机子空间的半监督维数约减算法(RSSSDR),将随机子空间与半监督维数约减算法结合起来.在数据集的不同随机子空间上,该算法首先设计多个不同的子图,然后将这些子图联合起来构成一个混合图并在其上进行维数约减.该算法通过最小化局部重构误差来确定邻域图的边权值,在保持癌症数据集局部结构的同时能够保持其全局结构.在公共癌症数据集上的实验结果表明,RSSSDR算法具有较高的分类准确率和较好的参数鲁棒性.

关键词：半监督学习随机子空间癌症分类维数约减

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基于随机子空间方法的悬臂结构损伤识别研究

振动与冲击 2018年第14期37卷 141-148页

作者：唐盛华方志张国刚湘潭大学土木工程与力学学院湖南湘潭411105 湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南省交通规划勘察设计院长沙410008

为使用随机子空间方法对悬臂结构进行损伤判断和定位,对振动测量信号,利用数据驱动随机子空间识别方法得到随机状态空间模型,通过变换矩阵T、T_1将离散状态空间矩阵A转化为特定形式,克服A矩阵的多样性问题。T矩阵采用A矩阵特征值分解后... 详细信息

为使用随机子空间方法对悬臂结构进行损伤判断和定位,对振动测量信号,利用数据驱动随机子空间识别方法得到随机状态空间模型,通过变换矩阵T、T_1将离散状态空间矩阵A转化为特定形式,克服A矩阵的多样性问题。T矩阵采用A矩阵特征值分解后的特征向量矩阵构造,变换后的A矩阵用于判断结构是否存在损伤及相对损伤程度。T_1矩阵采用A矩阵和离散输出矩阵C构造,变换后的A矩阵包含测点信息,用于结构损伤定位。损伤指标采用统计方法确定,由损伤前后样本马氏距离计算得到。通过一三自由度悬臂结构仿真算例和一座模型斜拉桥桥塔损伤试验,验证了该方法的有效性。

关键词：随机子空间损伤状态空间模型悬臂结构

稳定图方法在随机子空间识别模态参数中的应用

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工程力学 2007年第2期24卷 39-44页

作者：常军张启伟孙利民同济大学土木工程防灾国家重点实验室

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。在随机子空间识别方法中,确定系统的阶数是该方法的关键工作。稳定图方法是一种比较新... 详细信息

参数识别是结构健康监测领域研究中的重点。随机子空间法是近年来发展起来的一种线性系统辩识方法,可以有效地从环境激励的结构响应中获取模态参数。在随机子空间识别方法中,确定系统的阶数是该方法的关键工作。稳定图方法是一种比较新颖的确定系统阶次的方法,但该方法容易识别出虚假模态。针对这种情况对稳定图方法进行了改进,避免了虚假模态的出现,进而提高了随机子空间方法的识别精度。稳定图方法改进的重点是用模态置信因子来消除虚假模态。同时由于通常采用的阻尼理论与实际情况尚存在差距,影响了识别效果。在稳定图中将阻尼比的标准放松或取消,得到更加理想的识别效果。最后对此方法在一三跨连续梁的数值模型上进行了验证,结果表明,该方法具有良好的识别效果。

关键词：参数识别环境振动动力特性模态分析随机子空间稳定图

基于随机子空间结合稳定图的气液两相流型分析

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物理学报 2012年第3期61卷 102-110页

作者：李洪伟周云龙刘旭孙斌东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012

研究了儿种典型气液两相干流流型的稳定图特征,并应用随机子空间方法对47种流动条件下的流型信号进行了识别.研究结果表明:稳定图特征能够反映出复杂时间序列的内部特征,利用其提取的直线度特征值可以对时间序列的特征进行量化分析,三... 详细信息

研究了儿种典型气液两相干流流型的稳定图特征,并应用随机子空间方法对47种流动条件下的流型信号进行了识别.研究结果表明:稳定图特征能够反映出复杂时间序列的内部特征,利用其提取的直线度特征值可以对时间序列的特征进行量化分析,三种典型流型的稳定图特征差异较明显,泡状流的稳定图特征最为混乱.雾状流次之.段塞流量为规整.应用随机子空间方法对气液两相流图像灰度波动序列进行特征向量提取和辨识,通过幅值以及相角的分布特征能够对不同工况下的流型样本进行准确分类,为多相流的分类提供了一条新路径.同时基于稳定图的分析方法为进一步揭示多相流的流动机理提供有益的探索.

关键词：随机子空间稳定图气液两相流动力学特性