[发明专利]一种基于规则推理的船舶结构损伤识别方法

说明书

本发明涉及一种基于规则推理的船舶结构损伤识别方法，属于船舶结构状态监测与故障诊断领域。该方法对光纤光栅传感器监测信号进行小波包分解，求得损伤识别指标，将其作为信度推理模型输入，根据船舶损伤结构位置、损伤程度设定结构损伤类别，作为信度推理模型输出，构建信度规则库。根据输入值计算所有规则的激活权重，通过证据推理算法融合所有规则，根据融合所得损伤类别的信度进行决策，判断船舶结构所属的结构损伤类别。构建目标函数训练优化参数集合，得到推理模型的最优参数集合。在线获取损伤识别指标，基于最优推理模型得到融合结果进行决策，判断所属的结构损伤类别。本发明能实现船舶结构损伤的高精度识别。

技术领域

本发明涉及一种基于规则推理的船舶结构损伤识别方法，属于船舶结构状态监测与故障诊断领域。

背景技术

船舶是一种大型的综合系统，结构复杂，长期服役在恶劣的海洋环境中，并受到各种载荷的交互作用，如风载荷、海流、波浪载荷、冰载荷、深水压力载荷等，有时还要遭到台风、船体碰撞、爆炸等冲击，结构本身还要遭受环境腐蚀等影响。在这些恶劣的环境载荷长期作用下，再加上设计或使用不当，结构容易产生各种形式的损伤，使结构的承载能力下降，发生灾害性事故，造成巨大的人员伤亡、经济损失。且随着船舶结构变得越来越大、航行速度越来越快，通过船员的经验来评估船体遭受载荷给船体造成的损伤已变得非常困难。在线的船舶结构健康监测并及时给驾船人员提供客观可靠的信息，使船舶在航行中抵抗各种风险，成为急需解决的问题。

无论是水面船舶的加筋板结构还是潜水器的加肋跨板，T型节点结构都是船体的典型构件，并且这些构件通常影响船体的总纵强度和局部强度，如船体横舱壁与甲板层的连接处、船舷与甲板层的连接处等，而且在各种载荷作用下，由于焊接原因或材料强度因素，使得T型结构纵横连接处容易出现断裂，因此研究这些结构的损伤识别技术能为船舶结构的健康监测提供指导。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种规则推理的船舶结构损伤识别方法。该方法由光纤光栅传感器监测波浪、爆炸等载荷冲击船体产生的振动信号，使用光纤光栅动态解调仪解调得到检测信号，经小波包分解后，求得损伤识别指标作为信度推理模型输入。根据船舶损伤结构位置、损伤程度设定结构损伤类别作为信度推理模型输出，基于给定的输入参考值，根据输入值计算所有规则的激活权重，通过证据推理算法融合所有规则，得到融合结果进行决策，判断所属的结构损伤类别，然后构建目标函数训练证据信度推理模型参数，最后通过融合结果进行决策，判断所属的结构损伤类别。该方法通过光纤光栅传感器监测数据，能够达到船舶结构损伤的高精度识别。

本发明提出的一种基于规则推理的船舶结构损伤识别方法，包括以下步骤：

(1)根据船舶损伤结构位置、损伤程度设定船舶结构损伤的集合Θ＝{F₁,...F_i,...F_N}，F_i代表船舶结构损伤Θ中的第i类损伤，i＝1,2,...,N，N为船舶结构损伤类别的个数。

(2)SRVR为能够反映船舶结构损伤集合Θ中每类结构损伤F_i的损伤识别指标，损伤识别指标具体定义如下：

在船舶运行时，由光纤光栅传感器监测波浪、爆炸等载荷冲击船体产生的振动信号，使用光纤光栅动态解调仪解调得到检测信号，设检测信号为f(t)，将其进行J层小波包分解，并将各节点信号重构，设各节点重构信号为则有：

各节点重构信号的能量可定义为：

去掉能量较小的节点后保留前m个节点信号并由此重构信号