D-A-CH TAGUNG 2011 - SGEB

6 ERMITTLUNG DER MODALEN PARAMETER AUS DEN MESSDATENZur Identifikation der modalen Parameter werden unabhängig voneinander die EnhancedFrequency Domain Decomposition (EFDD) Methode im Frequenzbereich und die StochasticSubspace Identification (SSI) Methode im Zeitbereich verwendet, um so die Ergebnisse ausbeiden Methoden vergleichen zu können. Die EFDD-Methode stellt eine Erweiterung derFrequency Domain Decomposition (FDD) Methode dar, die als eine der anwenderfreundlichstenund leistungsfähigsten Methoden für Operational Modal Analysis (OMA) von Tragwerkenbekannt ist. Sie bestimmt die Eigenformen aus der Lage der Spitzen in den Kurvenverläufender Singulärwertzerlegung der Strukturantwort. Da die FDD-Methode auf der Verwendungeiner einzelnen Frequenzlinie der Fast Fourier Transform (FFT) Analyse beruht,hängt die Genauigkeit der geschätzten Eigenfrequenz von der FFT-Auflösung ab, wobei keinemodale Dämpfung berechnet wird. Im Vergleich zu FDD ermittelt EFDD eine verbesserteSchätzung sowohl der Eigenfrequenzen als auch der Eigenformen einschließlich der Dämpfungen[10]. Der theoretische Hintergrund und der Identifikationsalgorithmus der FDD-Methode sind in [11] dargestellt. Im Umgang mit einem großen System mit vielen Messkanälenund vielen Stützstellen werden die Methoden im Frequenzbereich, FDD oder EFDD, bevorzugt,weil die Identifikation wegen der äußerst schnellen Ausführung der FFT leichtdurchgeführt werden kann.Die SSI-Methode wurde erst vor kurzer Zeit in die strukturdynamische Anwendungspraxisdes Bauwesens und Maschinenbaus eingeführt. Sie wird aber schon jetzt als die leistungsstärksteKlasse der bekannten Identifikationsverfahren für dieModalanalyse mit operationalerAnregung im Zeitbereich angesehen. Die einzelnen Berechnungsschritte des SSI-Algorithmuswerden in [12] erläutert. Die SSI-Methode hat viele Vorzüge gegenüber der Methode im Frequenzbereich,wie die Abwesenheit von Leakage, die Abwesenheit von Problemen mit deterministischen(harmonischen) Signalen und die geringe Anzahl von Zufallsfehlern [13].Die Auswertung der Messdaten an der WEA wurde mit dem ARTeMIS Extractor, einerkommerziellen OMA-Software, durchgeführt. Dieses Programm wurde wegen seiner anwenderfreundlichenArbeitsweise ausgewählt und weil es viele der erwähnten modalen Identifikationsmethoden,einschließlich der EFDD- und SSI-Methoden, beinhaltet. Vor dem Einsatz desARTeMIS Extractors muss eine Eingabe-Konfigurationsdatei bereitgestellt werden, mit derAbb. 5: Eigenformen mit FE (schwarz) berechnet und mit EFDD (rot) und SSI (grün) identifiziertdie Modellgeometrie, die Sensorpositionen und deren räumliche Orientierung, das Datenformatder Messdaten der zugehörigen Strukturantwort und die Randbedingungen (Einspannungdes Turms ins Fundament mit Bettung) festlegt werden. Die mit EFDD und SSI aus denMessdaten der WEA identifizierten modalen Parameter gehören zu den jeweils ersten dreiBiegemoden in der X-Z-Ebene sowie der Y-Z-Ebene (Abb. 5). In Tabelle 1 sind die Eigenfrequenzenbeider Messreihen exemplarisch denen des numerischen Modells gegenübergestellt,7243