结构健康监测系统中传感器故障诊断与信号重构

• 作 者: 李洪峰
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2005年期
• 关键词: 结构健康监测 传感器 故障诊断 神经网络 信号重构

结构健康监测是目前国内外土木工程领域的研究热点和难题，尚没有成熟的理论与应用技术。进行结构健康监测方面的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。
随着自动控制系统和故障诊断系统的广泛应用，取自各种传感器的数据的准确性变得更加重要，所以传感器本身的故障诊断问题变得更具有研究价值。本文以深圳市梧桐山电视塔桅杆结构风振控制项目为背景进行了相关研究。
(1)本文分析了进行传感器故障诊断的必要性，介绍了传感器故障诊断技术的发展历程及近年来取得的研究成果。考虑到经济方面的问题，实际监测过程中传感器不可能布置得太多，已知的信息量不足以确定结构的动力响应，本文利用有限测点的脉动风速功率谱推导出其他未知点的脉动风功率谱，进而拟合出结构动力响应分析较完备的荷载信息，通过仿真分析论证了该方法的可行性。(2)以电视塔健康监测系统传感器为研究对象、以Matlab为仿真工具，分别采用基于模型的故障诊断方法和基于神经网络的故障诊断方法进行了传感器故障诊断的仿真研究，仿真结果表明，应用上述两种方法分别设计的传感器故障诊断系统能够诊断出多种常见的传感器故障，并且能够对故障传感器进行信号重构，为传感器的状态诊断提供了依据。
(3)分析了基于模型和基于神经网络的故障诊断方法的优缺点以及各自的适用性，对传感器故障诊断有待解决的问题和发展方向作了一定的讨论。