噪声与振动控制

噪声与振动控制 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 167-174.

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变分模态分解和小波等值线法识别结构瞬时频率

刘文1，蒋淑霞1，王天鹏2，柳霞1，何泽江1   

  1. （ 1. 中南林业科技大学机电工程学院，长沙410004；
    2. 中南林业科技大学土木工程学院，长沙410004 ）
  • 收稿日期:2022-04-28 修回日期:2022-07-23 出版日期:2023-10-18 发布日期:2023-01-13

Recognition of Instantaneous Frequency of Structures by Variational Modal Decomposition andWavelet Isoline Method

  • Received:2022-04-28 Revised:2022-07-23 Online:2023-10-18 Published:2023-01-13

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摘要： 针对土木工程结构多分量时变模态参数识别困难问题，提出一种基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition，VMD)、小波分析和等值线法相结合的瞬时频率识别新方法。首先，通过连续小波变换确定模态分量个数，利用VMD分解多分量信号得到各模态分量；然后，采用小波分析和等值线法识别每个模态分量的瞬时频率；最后，叠加展示各模态分量的时频曲线。为解决长时段信号小波能量衰变问题，提出一种等间距拆分时段、逐段分析的方法。采用多分量时变数值算例验证该方法的有效性和准确性。设计一个具有时变刚度拉索结构试验，对线性和正弦两种时变工况下索的振动位移响应数据进行分析，从而识别出拉索的时频变化曲线。结果表明，提出的方法可以准确有效地识别出多模态时变结构的瞬时频率，其拆时段分析手段在组合的可视化展示中有很好的时频效果，该方法具有较强的抗噪性和时频特征提取的稳定性。

关键词: 振动与波, 时变结构, 瞬时频率, 变分模态分解, 连续小波变换, 等值线法