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基于EMD结构损伤识别方法研究的任务书
一、研究背景
工程结构损伤识别是当前一个重要的研究课题和工程应用领域，其关键在于在不影响结构安全的情况下，准确地监测结构损伤信息，进而为结构健康评估和维护提供可靠的技术手段。结构损伤识别方法主要基于结构的动态响应进行分析，因此，对结构响应的精度和灵敏度要求很高。传统的损伤识别方法严重依赖于对结构的精确建模和参数的精确识别，这往往是比较困难的。近年来，基于能量分解方法（EMD）的结构损伤识别方法得到了广泛关注。EMD不需要假设模型，具有良好的适应性和灵敏度，因而在结构损伤识别领域有较广泛的应用。
本研究将以工程结构的损伤识别研究为主题，基于EMD的方法进行结构损伤识别，以提高结构健康监测的效果和精度。研究内容主要包括：1）结合EMD技术提取结构的损伤特征，研究其可靠性和有效性；2）建立基于EMD的结构损伤识别模型，探索不同的分类器算法，比较其效果；3）结合现有的实际工程结构试验数据，对所研究模型进行实证分析，验证EMD方法在结构损伤识别中的应用前景。
二、研究目的
本研究的主要目的是：
1.提高工程结构损伤识别方法的灵敏度和精度，为工程结构健康监测提供可靠的技术支撑；
2.研究基于EMD的结构损伤识别方法，探索其在工程结构损伤识别领域的应用前景；
3.分析比较不同分类器算法的优缺点，提高分类模型的预测性能；
4.通过实证分析，验证所提出的基于EMD的结构损伤识别模型在实际工程结构中的应用价值。
三、研究内容和任务
1、EMD技术提取结构的损伤特征
基于EMD技术对结构信号进行分解，选取合适的固有模态函数，提取结构损伤的特征；研究不同的固有模态函数所提取的特征的有效性和可靠性，探究特征提取的最佳方案。
2、基于EMD的结构损伤识别模型的建立
（1）结合EMD结果得到的结构特征，结合原始数据的相关特征，建立基于EMD的结构损伤识别模型；
（2）比较不同分类器算法的效果，如支持向量机（SVM）、K近邻算法（KNN）和随机森林（RF）等，并对所选取的算法进行进一步优化。
3、实现基于EMD的结构损伤识别
利用实际的工程结构试验数据，采用所建立的基于EMD的结构损伤识别模型对工程结构进行损伤识别，分析识别的结果，并与其它方法进行比较。
4.基于EMD方法的结构损伤识别的优化
基于实证结果进一步优化所提出的基于EMD的结构损伤识别模型，纠正模型中存在的缺陷和问题，并提出相应的改进方案。
四、研究计划
本研究采取分阶段推进的方法，依次完成以下任务：
第一阶段（1-2个月）
主要任务：
1.熟悉EMD技术的理论基础和基本原理；
2.对基于EMD的结构损伤识别方法进行文献综述和调研，掌握当前该领域研究的最新进展。
第二阶段（3-4个月）
主要任务：
1.选择典型的结构损伤识别试验数据，结合EMD技术提取结构的损伤特征；
2.通过理论分析和实验验证等，确定最佳的EMD技术参数和相应的固有模态函数，构建最佳方案。
第三阶段（5-6个月）
主要任务：
1.基于所确定的最佳方案，建立基于EMD的结构损伤识别模型；
2.采用不同分类器算法，并进行比较分析；
3.进一步优化分类器算法的性能，提高识别准确率。
第四阶段（7-8个月）
主要任务：
1.基于实证结果优化所建立的基于EMD的结构损伤识别模型；
2.分析识别结果，对方法进行改进和验证；
3.撰写研究报告，提交相关学术期刊发表。
五、参考文献
[1]狄春生.工程结构的损伤识别方法研究[D].南京:南京理工大学,2014.
[2]张岚,钟乃鸣,朱小杰.基于能量分解技术的减震结构损伤识别研究[J].工程力学,2014,31(9):103-110.
[3]李恒,黄芬,毛昕,等.基于类异物质量镶嵌的结构损伤识别方法[J].振动与冲击,2019,38(此1):1-9.
[4]曾新建,欧阳学军.基于模态变量特征的结构损伤识别方法[J].工业仪表与自动化装置,2009,18(8):32-35.
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