Function: exampleDLAR

2017-01-16  by:CAE仿真在线  来源:互联网

Function: exampleDLAR

% 程序版权归原作者所有。本人只是对源代码略作注释。目的是供自己今后使用少花时间。

% 该程序由原作者免费共享提供,不作商业用途的前提下,本人才得以拿出来供同行

% 及对matlab编程有兴趣的朋友分享、共同学习。


% AUTHORS:

% Eloi Figueiredo

%

% LA-CC-10-032

% Copyright (c) 2010, Los Alamos National Security, LLC

% All rights reserved.


% *******

%% Load Raw Data


%%

% Load data set:

load('data3SS.mat'); %导入数据文件

% 原数据格式为8192个样本点,5个通道,第1通道为激励,第2至5通道为响应;

% 数据第3维为测量次数,共170次,

data=dataset(:,2:5,:); %也就是说本程序使用的数据为全部170次测量的第2至5通道响应数据



% 以下代码为将第1次测量的响应数据4个通道画在图中。效果如下Figure 1

% Plot time histories from the baseline condition (Channel 2-5):


figure


for i=1:4;


subplot(2,2,i)

plot(data(:,i,1),'k')

title(['Channel ',num2str(i+1)])

set(gca,'YTick',-2:2,'Xlim',[1 8192],'Ylim',[-2.5 2.5])


if i==3 || i==4, xlabel('Observations'); end

if i==1 || i==3, ylabel('Acceleration (g)'); end


end


%确定AR模型阶数为15,这里选择了确定的数,实际在处理未知数据时需要进行试算确定

% AR model order:

arOrder=15;


%% 估计AR模型参数,就是AR系数,下面程序将计算出170次测量数据的AR系数

% 4个通道,170次,每个响应的AR系数有15个,最后形成的矩阵为170*60

% Estimation of the AR Parameters:

[arParameters]=arModel_shm(data,arOrder);


[n m]=size(arParameters); % n = 170, m = 60;


% 画出AR系数图,并将未损用黑色表示,损伤用红色表示,如Figure 2

% Plot test data:

figure;

plot(1:m,arParameters(1:90,:)','k',1:m,arParameters(90:170,:)','r')

title(['Concatenated AR(',num2str(arOrder),') Parameters for all Instances'])

legend('Undamaged','Damaged')

xlabel('AR Parameters')

ylabel('Amplitude')

w=8;

set(gca,'Xlim',[1 m])

M(1,1:9)='Undamaged'; M(2,1:7)='Damaged';

legend([line('color','k');line('color','r')],M);

h(1)=line([m/4;m/4],[-w w],'color','k','lineStyle','-.');

h(2)=line([m/4*2;m/4*2],[-w w],'color','k','lineStyle','-.');

h(3)=line([m/4*3;m/4*3],[-w w],'color','k','lineStyle','-.');

text(4,-7,'Channel 2','Color','k','EdgeColor','k','BackgroundColor','w')

text(18,-7,'Channel 3','Color','k','EdgeColor','k','BackgroundColor','w')

text(33,-7,'Channel 4','Color','k','EdgeColor','k','BackgroundColor','w')

text(48,-7,'Channel 5','Color','k','EdgeColor','k','BackgroundColor','w')


% 以下特征提取方法与诊断过程参考文献[1]

% 检测方法原理如下

%

% 1. 训练样本取自结构健康状态的特征数据,计算其均值 与协方差矩阵

% 2. 测试样本取自结构任意状态的特征数据,计算其到训练样本的Mahalanobis平方距离

%Function: exampleDLAR


%% Data Normalization for Novelty Detection

% The Mahalanobis-based machine learning algorithm is used to normalize the

% features and reduce each feature vector to a score.


DI=zeros(17,4);

scoreData=zeros(17,arOrder);


cnt=1;


for i=1:4;

% 取前9个健康工况第1至9次测量的AR系数作为训练样本,每个工况的第10次作为测试样本

for j=1:9;

learnData(j*9-8:j*9,:)=arParameters(j*10-9:j*10-1,cnt:cnt+arOrder-1);

end


scoreData(1:17,:)=arParameters(10*(1:17),cnt:cnt+arOrder-1);

% 9个工况的前9次测量的样本进行训练,获得模型model

[model]=learnMahalanobis_shm(learnData);

% 用model计算17个工况第10次测量的测试样本,

DI(:,i)=scoreMahalanobis_shm(scoreData,model);


cnt=cnt+arOrder;


end

%取指标的相反数

DI=-DI;


% 作图,如Figure 3

%% Damage Location


%%

% Plot DIs from Channel 2-5:

figure


for i=1:4;


subplot(2,2,i)

bar(1:9,DI(1:9,i),'k'); hold on; bar(10:17,DI(10:17,i),'r')

title(['Channel ',num2str(i+1)])

set(gca,'Xlim',[0 length(DI)+1],'XTick',1:length(DI))

grid on


if i==3 || i==4, xlabel('State Condition'); end

if i==1 || i==3, ylabel('DI'); end


end


Function: exampleDLAR

Figure1


Function: exampleDLAR

Figure2



Function: exampleDLAR

Figure3


%%

% The figure above shows that the extracted features from Channels 2-3 are

% lesser sensitive than from Channels 4 and 5 to discriminate the undamaged

% (1-9) and damaged (10-17) state conditions. This is an indication that

% the source of damage is located near to Channels 4 and 5.

%%

% See also:

%

% <exampleDLARX.html Damage Location using ARX Parameters from an Array of

% Sensors>


参考文献


[1] Worden, K., Manson, G., Fieller, N. R. J. Damage detection using outlier analysis[J]. Journal of Sound and Vibration, 2000, 229(3): 647-667.




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