海洋平台是海上油气开发的主要设施,其健康状况与石油开采和工作人员的安全生产作业密切相关。海洋平台是大型振动结构,通过水池模型试验来研究其结构会受到缩尺效应的影响,仿真的外部激励也不能完全模拟海洋环境荷载,这些为结构的设计和分析带来很大困难。因此,海洋平台原型测量对相关的研究具有重要意义。本文对浮式生产储油卸油装置(FPSO)单点系泊系统的原型测量进行了研究,获得了系泊系统的原型测量数据。为了保证FPSO的安全生产作业,需要通过单点系泊系统限制FPSO的运动范围,但是长期使用会给系泊造成一定劳损。因此,需要通过监测数据分析系泊的健康状况,其目标之一是对系泊进行损伤识别,而准确地识别出模态参数是结构损伤识别的关键。FPSO长期处在复杂的环境激励下,系泊运动具有明显的非平稳特征。响应中的非平稳成分使随机减量偏离指数衰减信号,且系泊响应的模态分布密集,用已有方法识别出的模态相互耦合。针对以上问题,提出一种基于平稳化滤波器—独立分量分析(filter-ICA)的模态识别方法。在ICA的预处理中引入滑动平均平稳化滤波器,消除了非平稳成分对模态参数识别的影响。在多自由度仿真系统的模态识别中,识别结果与理论值吻合。用该方法分析了FPSO单点系泊系统的原型测量数据,与已有方法的识别结果相比,模态分布明显,与模态振型对应的系泊运动轨迹表现出单一运动形式。在对结构的长期监测中,阻尼从能量损耗的角度反映了结构的特征,其变化可以在一定程度上反映结构的损伤情况。但是基于监测数据对结构的识别中,特别是对具有非平稳响应的动力系统来说,阻尼比的识别精度不高。因此,本文提出一种基于时频ICA的结构阻尼比识别方法,减小阻尼比对模态识别准确度的影响,在仿真实验中验证了该方法的有效性。通过原型测量数据的分析,识别了FPSO单点系泊系统的阻尼比。将相同频率段的阻尼比识别结果进行比较,验证了该方法的稳定性更好。以上研究从时不变系统角度对系泊进行了模态分析,但船体发生纵荡运动时,系泊系统的软刚臂伸展长度会变化,此时可将系泊看作时变系统。当结构发生损伤时,其模态参数会发生变化,而瞬时频率能够更直观地反映出这种变化。本文提出一种基于系泊响应的瞬时频率识别方法,通过仿真实验及六自由度模型试验验证了该方法的有效性。将该方法应用于原型测量数据的分析,识别结果的准确度好于希尔伯特—黄变换(HHT)方法。