非白噪聲環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別.pdf

1、參數(shù)識別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。為了便于數(shù)學(xué)處理，常用的環(huán)境激勵模態(tài)參數(shù)識別方法均假定未知的環(huán)境輸入為平穩(wěn)的白噪聲序列。對于土木工程結(jié)構(gòu)，實際的陣風(fēng)、車輛等環(huán)境激勵通常不能滿足這一條件，表現(xiàn)出明顯的非平穩(wěn)、非白噪聲特性。隨著信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，非平穩(wěn)、非白噪聲環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法成為目前研究的熱點。
　　 論文首先詳細推導(dǎo)了時域隨機狀態(tài)空間模型和隨機子空間模態(tài)參數(shù)識別方法。輸入的白噪聲統(tǒng)計特性是建立輸出的

2、自相關(guān)函數(shù)與結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)矩陣之間聯(lián)系的關(guān)鍵，是后續(xù)識別算法的基礎(chǔ)。協(xié)方差驅(qū)動與數(shù)據(jù)驅(qū)動兩種隨機子空間方法基于狀態(tài)空間模型的推導(dǎo)是一致的，不同之處在于參數(shù)識別過程中數(shù)據(jù)的處理方法。
　　 為了放寬現(xiàn)有的環(huán)境激勵模態(tài)參數(shù)識別方法對環(huán)境輸入的平穩(wěn)白噪聲假定，引入預(yù)處理濾波器來模擬非平穩(wěn)、非白噪聲環(huán)境激勵，構(gòu)建由預(yù)處理濾波器和原始結(jié)構(gòu)隨機模型組成的擴展?fàn)顟B(tài)空間模型，用于結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識別。原始結(jié)構(gòu)隨機系統(tǒng)受到非平穩(wěn)、非白噪聲的環(huán)境輸入;而

3、擴展系統(tǒng)受到的仍是理想的白噪聲輸入。環(huán)境激勵的非平穩(wěn)性質(zhì)使得系統(tǒng)的振動響應(yīng)具有時變的統(tǒng)計特性;非白噪聲性質(zhì)對識別結(jié)果產(chǎn)生虛假模態(tài)干擾;而結(jié)構(gòu)本身的固有頻率、振型等保持不變。擴展?fàn)顟B(tài)空間模型為傳統(tǒng)模態(tài)參數(shù)識別方法在實際工程中的應(yīng)用提供了更加完善的理論依據(jù)，是研究非平穩(wěn)、非白噪聲環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)參數(shù)識別的基礎(chǔ)。
　　 針對自相關(guān)函數(shù)在縱坐標(biāo)軸附近一定寬度內(nèi)有非零值的平穩(wěn)非白噪聲環(huán)境激勵信號，引入延時指標(biāo)，分別在傳統(tǒng)協(xié)方差驅(qū)動和數(shù)據(jù)驅(qū)動