A new time-frequency analysis method based on single mode function decomposition for offshore wind turbines

The Hilbert-Huang transform (HHT) has been widely applied and recognised as a powerful time-frequency analysis method for nonlinear and non-stationary signals in numerous engineering fields. One of its major challenges is that the HHT is frequently subject to mode mixing in the processing of practical signals such as those of offshore wind turbines, as the frequencies of offshore wind turbines are typically close and contaminated by noise. To address this issue, this paper proposes a new time-frequency analysis method based on single mode function (SMF) decomposition to overcome the mode mixing problem in the structural health monitoring (SHM) of offshore wind turbines. In this approach, the structural vibration signal is first decomposed into a set of window components using complex exponential decomposition. A state-space model is introduced in the signal decomposition to improve the numerical stability of the decomposition, and then a novel window-alignment strategy, named energy gridding, is proposed and the signals are constructed in the corresponding gridding. Furthermore, energy recollection is implemented in each gridding, and the reassembling of these components yields an SMF that is comparable to the intrinsic mode function (IMF) of the HHT, but with a significant improvement in terms of mode mixing. Four case studies are conducted to evaluate the performance of the proposed method. The first case attempts to detect three different frequencies in a simulated time-invariant signal. The second case attempts to test a synthesised signal with segmental time-varying frequencies (each segment contains three different frequencies components). The analysis results in these two cases indicate that mode mixing can be reduced by the proposed method. Furthermore, a synthesised signal with slowly varying frequencies is used. These analysis results demonstrate the effective suppression of non-relevant frequency components using SMF decomposition. In the third case, the experimental data from vortex-induced vibration (VIV) experiments sponsored by the Norwegian Deepwater Programme (NDP) are used to evaluate the proposed SMF decomposition for vibration mode identification. In the final case, field data acquired from an offshore wind turbine foundation and offshore wind turbine are analysed. The mode identification results obtained using SMF decomposition are compared with those produced by the HHT. The comparison demonstrates superior performance of the proposed method in identifying the vibration modes of the VIV experimental and field data.     

基于网格算法的多仿生机器鱼协调游动控制

在多仿生机器鱼实验平台上,针对多仿生机器鱼按次通过水中一个狭孔的问题,进行了多机器鱼协调控制的初步研究.基于对实验场景视频图像的处理和识别结果,提出了一种多机器鱼游动路径规划的网格算法,实现了多条机器鱼之间无碰撞、无路径干涉的快速游动规划.     

波浪作用下单体网格式浮架受力的数值模拟

模型试验表明重力式网箱在波浪作用下，单纯浮架的受力贡献比例较大。本文运用波浪理论，通过建立浮架、锚绳及浮子的运动方程，采用五阶龙格-库塔进行数值求解，得到了单体网格式锚碇单纯浮架的数值计算模式。将计算模型简化为四点锚碇，并将计算结果与实验结果进行了比较，二者符合程度较好。在此基础上，比较了单体网格式锚碇与四点锚碇单纯浮架的受力，结果表明网格式锚碇方式浮架受力较小。     

深基坑格形地连墙支护结构变形与土压力研究

为了对格形地连墙的受力和变形特征进行系统研究,针对南京某基坑工程的格形地连墙支护结构,建立有限元分析模型,其中岩土材料采用Mohr-Coulomb弹塑性本构模型;通过数值模拟研究分步开挖时此类基坑的变形和土压力分布规律,并与实测数据和朗肯土压力进行对比;最后分析后墙及隔墙深度、后墙宽度、前墙厚度和内坑加固等因素的影响。分析表明： 格形地连墙的侧向变形类似于悬臂梁变形,最大侧向变形位于墙顶,这一变形形态与常见多道支撑支护结构的变形规律存在差异,且前墙厚度和内坑被动区加固对此类支护结构性状的影响比较显著。     

基于网格交通状态分类的行程时间规律挖掘与计算

在出租车轨迹数据挖掘的基础上，本文提出基于网格交通状态的行程时间计算方法。在区域网格化的基础上，利用出租车全球定位系统(Global Positioning System, GPS)数据构建区域网格宏观基本图，并对宏观基本图的流量-密度关系进行拟合；进而使用高斯混合聚类法，将区域交通状态分类为畅通、轻度拥堵和重度拥堵。对不同交通状态网格的行程时间进行挖掘分析，发现3类交通状态下网格行程时间表现出不同的分布特征，畅通、轻度拥堵和重度拥堵的最佳行程时间分布分别为Gamma分布、Weibull分布和对数正态分布；通过不同状态网格行驶时间联合概率密度分布的近似拟合推导出路径网格行程时间概率密度模型。本文提出的方法可以快速计算一 定可靠度条件下的行程时间，对不同线路和时间内的案例分析结果表明，该方法对路径行程时间估计的平均绝对误差在1%~16%，可以为交通诱导与未来导航提供技术方法支撑。     

铁路钢轨网格化维修规划优化编制模型

优化编制铁路钢轨维修规划,对管理者合理利用维修资源、确保铁路行车安全具有重要意义.本文基于铁路基础设施网格化管理思想,按照一定规则将线性、连续的铁路钢轨设备,分割为等长的小区段,这些小区段称为钢轨网格.以钢轨网格为基本对象,采用多阶段指数Markov模型,个性化描述钢轨网格状态变化规律;在此基础上,采用Markov决策过程方法,以规划周期内的期望总成本最小为目标函数,建立基于状态的维修策略模型,确定一个较长规划周期内的最优维修策略.作者采用了陇海线实际数据对提出模型的有效性进行了验证,计算结果表明,本文提出的模型优于基于阈值的中国铁路既有的管理方法.     

环境地图的格栅化及路径规划研究

电子海图中的海洋环境地理信息通常由复杂几何图形构成,在路径规划时需要建模处理,格栅化是最常用的处理方法。本文针对实际环境中的路径规划问题,分析环境地图格栅化对路径规划的影响,并介绍A^*算法在栅格地图路径规划中的应用。以某海域环境为例,对不同尺度下的栅格地图进行路径规划对比分析。研究表明,环境地图的格栅化会显著提高路径规划的效率,但是过大的网格尺度会破坏规划空间的连通性。合理地调节障碍物边界处的等效网格设置,可以保证路径规划空间的连通性,在提高路径规划效率和成功率的同时,并不会影响规划路径的最终结果。     

梁格法在连续箱梁中的应用

弯箱梁桥受力复杂,存在"弯一扭"耦合作用,而梁格法是一种准确、简便的弯箱梁计算分析方法。该文通过比较梁格法与单梁法计算的变截面箱梁各腹板的应力,说明箱梁宽度变化越大,边腹板和中腹板的受力越不均匀;当结构受力比较复杂时,梁格法计算的横梁受力更安全。     

网格化手段在河道长效管理中应用的探讨

该文以上海市长宁区为例,简要介绍了长宁区河道管理中结合城市网格化管理的思路,运用城市网格化管理手段,对河道长效管理实践进行探索和完善。通过对管理现状的分析,对网格化手段在社会宣传力度、区域联动机制、监管力度和范围、信息资源的共享以及应急性处置手段等方面进行了完善,将难以展开和量化的问题拓展了实效性的措施,从而实现河道长效管理由被动管理模式向主动管理模式的转变,为城市网格化管理在水务领域的开展进行了探讨。