基于隨機(jī)子空間方法的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別.pdf

1、對結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測的要求提出了對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)識別的需求。目前發(fā)展的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法均需要人工干預(yù),由專業(yè)人員對中間結(jié)果進(jìn)行判斷,進(jìn)而作出選擇,才能完成模態(tài)參數(shù)識別。為實(shí)現(xiàn)無人值守的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測目標(biāo),本課題試圖發(fā)展一種結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別方法。
　　隨機(jī)子空間法是基于隨機(jī)狀態(tài)空間模型,只需確定“系統(tǒng)的階次”這一個(gè)參數(shù);隨機(jī)子空間法由于算法中的QR分解,奇異值分解等運(yùn)算不需進(jìn)行迭代運(yùn)算,故不會(huì)出現(xiàn)發(fā)散或收斂緩慢問題;隨

2、機(jī)子空間法通過協(xié)方差運(yùn)算或矩陣正交投影能使系統(tǒng)的階次明顯降低,從而使運(yùn)算更加快捷?；谠撍惴ǖ倪@些特點(diǎn),本文旨在找出一種基于隨機(jī)子空間法的模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別方法,從而可以實(shí)現(xiàn)在不需要人工參與的情況下自動(dòng)確定系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。
　　隨機(jī)子空間法實(shí)現(xiàn)模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別的關(guān)鍵是能否自動(dòng)確定系統(tǒng)階次。經(jīng)典的確定系統(tǒng)階次的方法主要有奇異值跳躍法和穩(wěn)定圖法,這兩種方法都需要人工參與。本文提出了一種可以自動(dòng)判別系統(tǒng)階次的方法,從而實(shí)現(xiàn)了模態(tài)參數(shù)的自動(dòng)

3、識別,本文將這種方法稱為SSI模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別方法。
　　本文完成的主要工作和得到的結(jié)論如下:
　　(1)分別推導(dǎo)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和基于協(xié)方差的隨機(jī)子空間法兩種識別模態(tài)參數(shù)識別算法,比較了這兩種形式的不同點(diǎn),論證了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法 SSI計(jì)算效率更高,更適合于自動(dòng)識別。
　　(2)論述了奇異值跳躍法和穩(wěn)定圖法定階的原理,分析了他們的優(yōu)缺點(diǎn)。這兩種方法都需要人工參與,而且定階結(jié)果易受人的主觀判斷的影響。本文提出了系統(tǒng)階次

4、自動(dòng)判別方法,論述了該方法的定階原理和計(jì)算流程。最后對這三種定階方法進(jìn)行了對比研究,驗(yàn)證了自動(dòng)判別方法定階結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　(3)為了驗(yàn)證SSI模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別結(jié)果的可信性和方法的適用性,本文用了三個(gè)不同類型的算例,分別是三跨連續(xù)梁橋模型、濱州黃河大橋縮尺模型(斜拉橋)和平勝大橋(懸索橋?qū)崢?。分別將自動(dòng)識別的頻率或振型與ANSYS有限元模態(tài)分析結(jié)果以及FDD,HHT識別結(jié)果進(jìn)行對比,結(jié)果表明,SSI模態(tài)參數(shù)自動(dòng)識別法可以很好地