部分觀測下基于模型或數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)非線性的識(shí)別方法.pdf

1、廈門大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立完成的研究成果。本人在論文寫作中參考其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表的研究成果，均在文中以適當(dāng)方式明確標(biāo)明，并符合法律規(guī)范和《廈門大學(xué)研究生學(xué)術(shù)活動(dòng)規(guī)范(試行)》。另外，該學(xué)位論文為()課題(組)的研究成果，獲得()課題(組)經(jīng)費(fèi)或?qū)嶒?yàn)室的資助，在()實(shí)驗(yàn)室完成。(請(qǐng)?jiān)谝陨侠ㄌ?hào)內(nèi)填寫課題或課題組負(fù)責(zé)人或?qū)嶒?yàn)室名稱，未有此項(xiàng)聲明內(nèi)容的，可以不作特別聲明。)聲明人(簽名)：／j兩馴a

2、煜2DJ牛年5月2孑日廈門大學(xué)碩J二學(xué)位論文摘要摘要由于自然或人為的因素，非線性廣‘泛的存在于實(shí)際結(jié)構(gòu)中，包括為抵抗地震作用在結(jié)構(gòu)基底中設(shè)置的橡膠隔震支座的非線性行為，以及建筑結(jié)構(gòu)在長期的損傷累積中所產(chǎn)生的非線性行為。由此可見，非線性的識(shí)別研究對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估與損傷診斷起著非常重要的作用。故本文在總結(jié)了目前國內(nèi)外非線性結(jié)構(gòu)識(shí)別的研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，研究部分觀測結(jié)構(gòu)響應(yīng)下，結(jié)構(gòu)非線性特性識(shí)別的新方法。論文首先研究基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)中橡膠隔震支座

3、的非線性特性的識(shí)別方法。當(dāng)隔震支座的非線性特征具有合適的數(shù)學(xué)物理模型時(shí)，采用基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的方法識(shí)別出結(jié)構(gòu)的狀態(tài)向量和非線性參數(shù)；當(dāng)隔震支座的非線性數(shù)學(xué)模型難以準(zhǔn)確建立時(shí)，采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法，先在小震作用下，用擴(kuò)展卡爾曼預(yù)測估計(jì)識(shí)別出上部結(jié)構(gòu)以及隔震支座的線性物理參數(shù)，即剛度和阻尼，然后在大震作用下，將橡膠支座出現(xiàn)的非線性視為作用于結(jié)構(gòu)的“附加未知虛擬外力”，通過依次對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行卡爾曼預(yù)測估計(jì)和對(duì)“附加未知虛擬外力”的最小二乘

4、識(shí)別，可以識(shí)別出橡膠支座的非線性力。與傳統(tǒng)的基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的方法相比，避免了同時(shí)識(shí)別結(jié)構(gòu)狀態(tài)向量與未知激勵(lì)所產(chǎn)生復(fù)雜的情況，大大簡化了非線性識(shí)別問題，而且具有結(jié)構(gòu)分析和計(jì)算直觀、簡潔的優(yōu)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，論文研究把子結(jié)構(gòu)技術(shù)與方法相結(jié)合，用以識(shí)別大型基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的非線性特性。最后，通過分別對(duì)部分觀測下的小型、大型基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬，證明了方法的可行性和有效性。接著，對(duì)于己知物理模型的結(jié)構(gòu)非線性特性識(shí)別，本文提出一種兩階段的識(shí)別方法

5、：第一階段用一種等效線性的思想，把結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程等效為含有等效結(jié)構(gòu)參數(shù)的線性方程，這些等效結(jié)構(gòu)參數(shù)通過擴(kuò)展卡爾曼濾波方法識(shí)別。對(duì)比線性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)和等效結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)，從而對(duì)非線性位置進(jìn)行定位。第二階段，用無味卡爾曼濾波識(shí)別出結(jié)構(gòu)的非線性參數(shù)，進(jìn)而識(shí)別非線性結(jié)構(gòu)的特性。在此基礎(chǔ)上，論文研究把子結(jié)構(gòu)技術(shù)與該方法相結(jié)合，運(yùn)用分散識(shí)別的方法，用于識(shí)別己知物理模型的大型非線性結(jié)構(gòu)，通過擴(kuò)展卡爾曼濾波識(shí)別線性子結(jié)構(gòu)，無味卡爾曼濾波識(shí)別非線性子結(jié)構(gòu)