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专利号: 2024104559865
申请人: 武汉工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种非线性系统辨识的缺陷检测方法,其特征在于,包括如下步骤:根据试件尺寸设定测试计划表,通过模态测力锤按照所述测试计划表对试件进行锤击激励,产生激励信号,基于所述激励信号使所述试件振动,产生响应信号;

通过激光测振仪分别对所述激励信号和所述响应信号进行采集;

对所述激励信号和所述响应信号进行非线性参数计算,得到初始非线性参数,对所述激励信号和所述响应信号进行线性参数计算,得到初始线性参数,根据所述初始非线性参数和所述初始线性参数构建初始Hammerstein模型,对所述初始Hammerstein模型进行优化,得到试件Hammerstein模型;

通过交叉验证方法对所述试件Hammerstein模型进行调整,将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行缺陷判断,根据判断结果确定所述试件是否存在缺陷;

所述将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行缺陷判断,根据判断结果确定所述试件是否存在缺陷,具体为:将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行特征比对,得到比对特征,根据所述比对特征与预设缺陷条件判断所述试件是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述根据试件尺寸设定测试计划表,具体为:根据试件尺寸选择检测触点的数量,并设置检测触点的排列方式,根据所述排列方式设定测试计划表。

3.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述通过激光测振仪分别对所述激励信号和所述响应信号进行采集步骤之后,还包括:对所述激励信号添加矩形窗函数,对所述响应信号添加指数窗函数;

分别对添加矩形窗函数后的激励信号和添加指数窗函数后的响应信号进行降噪处理。

4.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述对所述激励信号和所述响应信号进行非线性参数计算,得到初始非线性参数,具体为:通过多项式非线性函数对所述激励信号和所述响应信号进行非线性参数计算,得到初始非线性参数,所述多项式非线性函数为:p(x)=a0+a1x+a2x2+...+an‑1xn‑1+anxn,其中,p(x)表示初始非线性参数,x表示静态激励参数,a表示多项式系数,n表示多项式的最高次数。

5.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述对所述激励信号和所述响应信号进行线性参数计算,得到初始线性参数,具体为:S1,通过多项式输入函数对所述激励信号进行线性参数计算,得到输入线性参数,所述多项式输入函数为:‑1 ‑1

其中,A(q )表示输入线性参数,q 表示单位后移算子, 表示输入多项式系数,na表示输入多项式的阶次;

S2,通过多项式输出函数对所述响应信号进行线性参数计算,得到输出线性参数,所述多项式输出函数为:‑1 ‑1

其中,B(q )表示输出线性参数,q 表示单位后移算子, 表示输出多项式系数,nb表示输出多项式的阶次;

S3,通过离散传递函数对所述输入线性参数和所述输出线性参数进行计算,得到初始线性参数,所述离散传递函数为:‑1

其中,G(q )表示初始线性参数。

6.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述对所述初始Hammerstein模型进行优化,得到试件Hammerstein模型,具体为:通过APSO算法对所述初始非线性参数进行寻优计算,得到非线性参数;

通过最小二乘法对所述初始线性参数进行拟合计算,得到线性参数;

根据所述非线性参数和所述线性参数构建试件Hammerstein模型。

7.根据权利要求1所述的缺陷检测方法,其特征在于,所述通过交叉验证方法对所述试件Hammerstein模型进行调整,具体为:通过K折交叉验证方法将预构建的数据集按照相同比例划分为多个训练集,选择其中一个训练集作为验证集,通过剩余训练集对所述试件Hammerstein模型进行训练,通过所述验证集对训练后的试件Hammerstein模型进行验证,得到性能评估指标,以此循环,将每个训练集均作为一次验证集,得到所有验证集对应的性能评估指标;

对所有验证集对应的性能评估指标求取平均值,得到性能评估均值,根据所述性能评估均值对所述试件Hammerstein模型进行调整。

8.一种非线性系统辨识的缺陷检测装置,其特征在于,包括:信号生成单元、信号采集单元、模型构建单元和缺陷检测单元;

所述信号生成单元,用于根据试件尺寸设定测试计划表,通过模态测力锤按照所述测试计划表对试件进行锤击激励,产生激励信号,基于所述激励信号使所述试件振动,产生响应信号;

所述信号采集单元,用于通过激光测振仪分别对所述激励信号和所述响应信号进行采集;

所述模型构建单元,用于对所述激励信号和所述响应信号进行非线性参数计算,得到初始非线性参数,对所述激励信号和所述响应信号进行线性参数计算,得到初始线性参数,根据所述初始非线性参数和所述初始线性参数构建初始Hammerstein模型,对所述初始Hammerstein模型进行优化,得到试件Hammerstein模型;

所述缺陷检测单元,用于通过交叉验证方法对所述试件Hammerstein模型进行调整,将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行缺陷判断,根据判断结果确定所述试件是否存在缺陷;

所述缺陷检测单元中,将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行缺陷判断,根据判断结果确定所述试件是否存在缺陷,具体为:将调整后的试件Hammerstein模型与预先构建的模板试件模型进行特征比对,得到比对特征,根据所述比对特征与预设缺陷条件判断所述试件是否存在缺陷。

9.根据权利要求8所述的缺陷检测装置,其特征在于,所述信号生成单元中,所述根据试件尺寸设定测试计划表,具体为:根据试件尺寸选择检测触点的数量,并设置检测触点的排列方式,根据所述排列方式设定测试计划表。