基于支持向量機(jī)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)趨勢預(yù)測研究.pdf

1、土木工程設(shè)施在服役期內(nèi)，由于受到荷載和其它各種突發(fā)因素的影響，使結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)做出及時(shí)有效的診斷、準(zhǔn)確評估和趨勢預(yù)測，具有重要的科學(xué)理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文研究了基于信號分析和支持向量機(jī)的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)趨勢預(yù)測方法。 論文闡述了實(shí)施土木工程結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)趨勢預(yù)測的必要性和迫切性，介紹了結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)趨勢預(yù)測的概念，討論了結(jié)構(gòu)狀態(tài)趨勢預(yù)測系統(tǒng)的組成、方法及其研究現(xiàn)狀。 土木結(jié)

2、構(gòu)的損傷在理論上是一個(gè)漸進(jìn)過程，為了能夠有效地監(jiān)測這個(gè)損傷過程，研究了基于Hilbert-Huang變換的結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷特征提取方法。對單自由度模型和多自由度模型結(jié)構(gòu)剛度漸進(jìn)損傷進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，研究表明，結(jié)構(gòu)損傷前后瞬時(shí)頻率會發(fā)生明顯的變化，并且可以準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)剛度變化的趨勢，從而反映結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的發(fā)展趨勢。 探討了適合解決缺乏損傷樣本的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)趨勢預(yù)測問題的支持向量機(jī)(SVM)的回歸算法。研究了核函數(shù)參數(shù)的確定方法，分析了

3、參數(shù)對回歸和預(yù)測精度的影響，提出了這些參數(shù)的選用方法和一般原則。結(jié)果證明該預(yù)測方法具有樣本少、精度高的特點(diǎn)。 針對大型結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷時(shí)振動信號的非平穩(wěn)性、隨機(jī)不確定性和損傷樣本少等特點(diǎn)，結(jié)合EMD解決隨機(jī)不確定性問題和SVM解決預(yù)測問題這兩者的優(yōu)勢，提出了一種基于EMD特征提取的SVR結(jié)構(gòu)狀態(tài)趨勢預(yù)測方法。通過對振動信號本征模式分量特征向量的分析，可以準(zhǔn)確地預(yù)測結(jié)構(gòu)狀態(tài)趨勢。實(shí)驗(yàn)證明，經(jīng)過EMD特征提取后的支持向量機(jī)預(yù)測效果明顯優(yōu)