【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于预应力索索力检测，尤其涉及一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、预应力索在斜拉桥、悬索桥、张弦梁、索网结构、索拱结构等结构中应用广泛。在风电工程中，混凝土风机塔筒与预应力索协同作用，充分发挥了混凝土的受压性能好的优势，具有更高的截面承载力、极限承载力以及抗裂性能。因此预应力钢绞线被广泛应用于陆上风电超高装配式混凝土塔筒。在施工和服役过程中，应力松弛、分批张拉、摩擦、锚具变形、混凝土的收缩与徐变等因素会导致预应力钢索发生应力损失。当应力损失过大时，会导致预应力索和塔筒协同变形能力减弱，对风机的安全产生威胁，因此有必要对风机体外预应力索的索力进行定时的检测。
3、索力检测技术被广泛地应用到各类预应力工程中，常见的索力检测方法有拉脱法、磁通量法、光纤式传感器法、压力传感器法、电阻片测定法、索垂度测定法、索伸长量测定法等，对以上各种方法在风电工程中的适用性进行了对比分析。电阻应变片测定：在粘贴时会破坏拉索的pvc层，对拉索的抗腐蚀不利，同时应变片需要在工程施工前就粘贴。拉脱法(千斤顶)：需要预应力索有外露段，风电塔筒预应力索的锚固端经过切割并有响应的保护措施，故不适用。压力传感器法：测量精度是最高的，通常需要永久安装在锚固端或者张拉端，其中穿心式的需要在张拉前安装。索伸长量测定：测点标距相小，精度很低。光纤式传感器法：需要埋入钢绞线中，十分麻烦且价格昂贵。非接触式视觉测量方法：风机塔筒属于高耸结
4、综上所述，振动频率法是最适合用于风机塔筒的预应力索力检测，振动频率法操作简便、测试精度高，是适合在风电工程中应用的方法。下式为考虑索的抗弯刚度及索两端铰支时的索力计算公式：其中，t表示索力(kn)，m表示线密度，l为长度，e表示弹性模量，i为截面惯性矩，n为频率的阶数，fn表示第n阶频率。在风电工程中应注意索的长度、垂度、斜度和边界条件的影响，由于风机中的索都为小垂度、小抗弯刚度的长拉索，边界条件、垂度及斜度的影响都可以忽略不计。
5、然而，利用考虑索的抗弯刚度及索两端铰支的索力计算公式，计算索力时存在以下问题：
6、(1)参数m、l、k(k＝ei)难以精确确定，如图1所示，索的内部构造十分复杂，钢索的的线密度、抗弯刚度和理论计算值有一定的误差，索的实际计算长度也存在难以精确确定的问题；
7、(2)由于索构造上的离散性，测得的高阶频率测量值不准确。
技术实现思路
1、为了解决上述
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中存在的技术问题，本专利技术提供一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法及系统，在施工阶段最小化测量得到的一阶频率和计算得到的一阶频率，进行参数的标定，减小了钢索的参数造成的索力计算误差，且进行参数的标定的过程中，利用全局最优位置来引导粒子群的搜索方向，并利用局部最优位置来细化搜索，避免了早熟收敛，有利于提高参数的标定的精度。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其包括：
4、获取预应力索的第一阶频率实测值；
5、基于所述第一阶频率实测值，结合最优参数，计算预应力索的索力；
6、其中，参数通过标定得到，在参数的标定过程中，基于采样得到的第一阶频率实测值和第一阶频率计算值的比值，计算目标函数值，采用粒子群优化算法最小化所述目标函数值，得到所述最优参数；所述粒子群优化算法对每个粒子进行速度更新时，采用个体最优位置、局部最优位置和全局最优位置，某个粒子的局部最优位置为该粒子的邻域内的最优粒子。
7、进一步地，所述第一阶频率实测值，通过对振动法测得的加速度时程数据进行傅里叶变换得到。
8、进一步地，所述参数的标定过程包括：
9、初始化若干粒子，每个粒子编码一组参数；
10、计算每个粒子的目标函数值，基于目标函数值，更新每个粒子的个体最优位置和局部最优位置，并更新全局最优位置；
11、基于个体最优位置、局部最优位置和全局最优位置，对每个粒子更新速度和位置后，进行边界检查；
12、判断迭代结束，若是，则将全局最优位置解码为一组参数，作为最优参数；否则，返回重新计算每个粒子的目标函数值。
13、进一步地，所述加速度时程数据通过傅里叶变换，得到基频。
14、进一步地，所述速度更新的公式为：
15、vi(t+1)＝w·vi(t)+c1·r1i·(pbesti-xi(t))+c2·r2i·(gbest-xi(t))+c3·r3i·(lbesti-xi(t))
16、其中，vi(t)表示第t次迭代时粒子i的速度，xi(t)表示第t次迭代时粒子i的位置，w是惯性权重，c1、c2和c3分别是个体认知系数、局部认知系数和社会系数，r1i、r2i和r3i是介于0和1之间的随机数，pbesti是粒子i的个体最优位置，gbest是全局最优位置，lbesti是粒子i的局部最优位置。
17、进一步地，所述参数包括线密度、长度和抗弯刚度。
18、进一步地，所述第一阶频率计算值为：
19、
20、其中，t表示索力，m表示线密度，l为长度，e表示弹性模量，i为截面惯性矩。
21、本专利技术的第二个方面提供一种风机塔筒体外预应力索的索力检测系统，其包括：
22、数据获取模块，其被配置为：获取预应力索的第一阶频率实测值；
23、索力检测模块，其被配置为：基于所述第一阶频率实测值，结合最优参数，计算预应力索的索力；
24、其中，参数通过标定得到，在参数的标定过程中，基于采样得到的第一阶频率实测值和第一阶频率计算值的比值，计算目标函数值，采用粒子群优化算法最小化所述目标函数值，得到所述最优参数；所述粒子群优化算法对每个粒子进行速度更新时，采用个体最优位置、局部最优位置和全局最优位置，某个粒子的局部最优位置为该粒子的邻域内的最优粒子。
25、本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法中的步骤。
26、本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备，包括计算机可读存储介质、处理器及存储在计算机可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法中的步骤。
27、与现有技本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述第一阶频率实测值，通过对振动法测得的加速度时程数据进行傅里叶变换得到。
3.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述参数的标定过程包括：
4.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述加速度时程数据通过傅里叶变换，得到基频。
5.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述速度更新的公式为：
6.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述参数包括线密度、长度和抗弯刚度。
7.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述第一阶频率计算值为：
8.一种风机塔筒体外预应力索的索力检测系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权
10.一种计算机设备，包括计算机可读存储介质、处理器及存储在计算机可读存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述第一阶频率实测值，通过对振动法测得的加速度时程数据进行傅里叶变换得到。
3.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述参数的标定过程包括：
4.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述加速度时程数据通过傅里叶变换，得到基频。
5.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其特征在于，所述速度更新的公式为：
6.如权利要求1所述的一种风机塔筒体外预应力索的索力检测方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：张振利，程烈海，张亚林，贾克勤，刘庆阳，魏代琳，侯振，陈安新，吴建新，李玲，苏乐，王潇晨，迟世丹，
申请(专利权)人：山东电力工程咨询院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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