[发明专利]一种基于变间距栅格的索力自动识别方法

权利要求书

1.一种基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、测试获得拉索的振动加速度时程曲线，通过频谱分析获得加速度的频谱图，所述频谱图的横坐标为频率，纵坐标为幅值；并选取获得频谱图中的最大幅值所对应的频率f_m；

S2、选取频谱图中的所有有效尖峰；所述有效尖峰的幅值为f,则f/f_m≥β,其中β为预设幅值系数，且β＜1；

S3、通过沿横坐标方向延伸的一行栅格将频谱图划分为多个等间距的子区间；

S4、选取可用子区间；所述可用子区间至少包含一个有效尖峰；

S5、选取有效子区间；所述可用子区间内幅值最大的峰点至任意一个子区间横向边界的距离为s，则当γd≤s≤(1-γ)d时，该可用子区间为有效子区间；其中d为栅格间距，γ为预设子区间系数，且γ≤0.5；

S6、当有效子区间与可用子区间的比值小于α，其中α为预设栅格系数，则更新栅格间距并返回步骤S3；并由此循环直至有效子区间与可用子区间的比例大于α，得到有效栅格；

S7、根据步骤S1确定栅格间距后，在各有效子区间中搜索最大值及其对应频率，按从小到大顺序存入列向量f_n，并计算拉索基准频率f：

f＝mean(diff(f_n))

式中diff为对向量的差分运算；mean为对向量各元素取平均值的运算；

S8、考虑拉索抗弯刚度与垂度效应并计算索力T：

式中m为单位长度的质量，l为拉索弦长，EA为拉索抗拉刚度，其中H为索力T的弦向分量，

S9、通过平滑降噪、野值剔除和缺失值填补对步骤S8中识别的索力数据进行清洗，得到索力时程x(t)；

S10、基于经验模态分解法和温度拟合对步骤S9中的索力进行车辆活载和温度效应剔除，得到恒载索力特征值。

2.根据权利要求1所述的基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于：所述步骤S3中第一次设置的初始栅格的栅格间距小于解析解或数值解获得的拉索基准频率。

3.根据权利要求2所述的基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于：所述步骤S6中更新栅格间距具体包括

d_i+1＝d_i+d_Δ

其中d_i+1为第i+1个循环的栅格间距，d_i为第i个循环的栅格间距，d_Δ为每次循环时栅格间距增加的步长，且d_Δ＞0。

4.根据权利要求3所述的基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于：所述步骤S3中，将栅格的起点边界的横坐标为f_b-0.5d_i，其中f_b为可读区间内的最小尖峰频率，d_i为第i个循环的栅格间距；由起点从左向右划分栅格，直至最后一个子区间包含频率最大的有效尖峰。

5.根据权利要求3所述的基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于：所述步骤S3中，将栅格的起点边界的横坐标为f_m-0.5d_i，其中d_i为第i个循环的栅格间距；由起点向两侧划分栅格，直至最左端子区间包含频率最小的有效尖峰，最右端子区间包含频率最大的有效尖峰。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于变间距栅格的索力自动识别方法，其特征在于：步骤S10中，采用经验模态分解法将步骤S9中的索力时程x(t)分解为若干阶本征模态函数及残差：

式中c_j为第j阶本征模态函数信号；n为分解的总阶数；r为残差函数信号， 根据温度频谱判定其周期成分，并结合各阶索力本征模态函数c_j的频谱区间范围剔除活载效应，采用拟合方法获得温度与剔除活载效应后的索力之间的拟合函数，进一步剔除温度效应。