基于卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)和最小二乘估計(jì)的結(jié)構(gòu)操作在線識(shí)別方法.pdf

1、通過(guò)系統(tǒng)識(shí)別跟蹤結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的改變來(lái)進(jìn)行損傷識(shí)別是結(jié)構(gòu)損傷診斷的重要研究方向。然而，傳統(tǒng)的損傷識(shí)別方法只能識(shí)別時(shí)不變參數(shù)，無(wú)法在線跟蹤結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變，本文提出了一種輸入和輸出部分觀測(cè)下基于卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)和最小二乘估計(jì)的損傷在線識(shí)別方法。
　　 論文總結(jié)了前人在損傷識(shí)別和損傷在線識(shí)別方面的研究進(jìn)展，并針對(duì)現(xiàn)有損傷在線識(shí)別方法的不足，提出了新的損傷在線識(shí)別方法。本文分已知激勵(lì)和未知激勵(lì)兩部分對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)闡述和驗(yàn)證。在已知激勵(lì)下，

2、首先，通過(guò)擴(kuò)展卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)，如剛度和阻尼系數(shù)等進(jìn)行識(shí)別，在假設(shè)結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)不改變的情況下識(shí)別結(jié)構(gòu)的狀態(tài)向量，然后利用速度微分得到加速度響應(yīng)，通過(guò)對(duì)比加速度響應(yīng)的觀測(cè)值和識(shí)別值，判斷出結(jié)構(gòu)損傷的位置；其次，在己知結(jié)構(gòu)損傷位置的情況下，將結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的改變視為施加給結(jié)構(gòu)的“附加未知激勵(lì)”，用已經(jīng)得到的結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的估計(jì)值，利用一般卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)和最小二乘估計(jì)分別對(duì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)向量和“附加未知激勵(lì)”進(jìn)行識(shí)別，而改變的參數(shù)也可以

3、通過(guò)分析“附加未知激勵(lì)”、狀態(tài)向量以及動(dòng)態(tài)參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)損傷的程度則可以通過(guò)跟蹤結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)的改變來(lái)確定。在未知激勵(lì)下，結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)通過(guò)結(jié)合使用擴(kuò)展卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)和最小二乘估計(jì)得到，結(jié)構(gòu)的未知激勵(lì)通過(guò)最小二乘估計(jì)來(lái)識(shí)別。本文首先利用平面框架的數(shù)值模擬驗(yàn)證了利用擴(kuò)展卡爾曼預(yù)測(cè)估計(jì)計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的方法的可行性，然后利用小型結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬對(duì)兩部分在線識(shí)別理論方法分別進(jìn)行了驗(yàn)證。對(duì)于大型結(jié)構(gòu)存在眾多待識(shí)別參數(shù)的情況，本論文引入子結(jié)

4、構(gòu)的方法，將大型結(jié)構(gòu)分成若干子結(jié)構(gòu)，子結(jié)構(gòu)間的相互作用力則由相鄰子結(jié)構(gòu)的相關(guān)狀態(tài)向量和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算得到后進(jìn)行傳遞。本文首先利用一個(gè)大型桁架數(shù)值模擬驗(yàn)證了子結(jié)構(gòu)法識(shí)別結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的可行性，然后利用一個(gè)己知地震激勵(lì)下的20層剪切框架和一個(gè)未知激勵(lì)下的12層剪切框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬對(duì)基于子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)損傷在線識(shí)別方法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　 與現(xiàn)有的方法相比，本論文提出的方法通過(guò)將結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)改變視為對(duì)結(jié)構(gòu)的“附加未知激勵(lì)”來(lái)簡(jiǎn)化運(yùn)算，概念簡(jiǎn)明