基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別方法研究.pdf

1、由于工程結(jié)構(gòu)材料自身的老化、環(huán)境因素的影響、缺乏正常維護(hù)、使用荷載的變化和結(jié)構(gòu)損傷累積，大量工業(yè)與民用建筑和各種社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施在長(zhǎng)期的服役過(guò)程中不可避免地存在性能退化和在極端情況下失效引發(fā)突發(fā)性災(zāi)難的可能性。基于結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其使用性能和安全性進(jìn)行評(píng)估已經(jīng)成為國(guó)際土木工程界面臨的一項(xiàng)緊迫課題，結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別是其關(guān)鍵和核心問(wèn)題之一。 作為一種非參數(shù)模型化方法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以任意精度逼近任何線性和非線性函數(shù)關(guān)系的能力而在土木工程

2、結(jié)構(gòu)的時(shí)域識(shí)別和模型化中得到了廣泛的應(yīng)用。另一方面，作為一種時(shí)域線性回歸方法，自回歸滑動(dòng)平均模型(ARMA模型)也可被用于識(shí)別的結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別。本文通過(guò)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程的離散解證明了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的等效性，提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的新的參數(shù)識(shí)別方法，通過(guò)數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可靠性。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.在回顧典型的結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別方法的基礎(chǔ)上，介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型這兩種時(shí)域

3、識(shí)別方法的原理。通過(guò)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方程的離散解證明了它們具有相同的物理意義。 2.提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型直接運(yùn)用激勵(lì)和結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)時(shí)間序列的新型結(jié)構(gòu)參數(shù)識(shí)別方法。對(duì)本方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行了闡述，并用MATLAB編制了相關(guān)的程序。 3.通過(guò)一個(gè)多自由度數(shù)值模型在各種不同形式激勵(lì)下的加速度響應(yīng)和激勵(lì)力時(shí)間序列，識(shí)別了模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)，驗(yàn)證了本方法的可行性。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該方法可以較為精確識(shí)別結(jié)構(gòu)的剛度、阻尼參數(shù)。