基于廣義卡爾曼濾波的橋梁結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識別時域法研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,對大型橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實時健康監(jiān)測和損傷識別已成為備受國內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重要問題.結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的準(zhǔn)確識別可以為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和損傷識別提供符合實際的計算模型,是實施健康監(jiān)測技術(shù)的前提和基礎(chǔ).廣義卡爾曼濾波是一種可用于系統(tǒng)狀態(tài)估計和參數(shù)識別的實時遞推算法.本文系統(tǒng)地開展了基于廣義卡爾曼濾波的橋梁整體結(jié)構(gòu)和子結(jié)構(gòu)的物理參數(shù)識別研究,主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下: (1)進(jìn)行了隨機荷載作用下橋梁整體結(jié)構(gòu)的物理

2、參數(shù)識別研究,提出了一種基于廣義卡爾曼濾波的橋梁整體結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識別方法.將廣義卡爾曼濾波與有限元法相結(jié)合,建立了進(jìn)行參數(shù)識別所需的非線性連續(xù)一離散系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測方程.識別了一座簡支梁橋各單元的質(zhì)量、剛度參數(shù)和結(jié)構(gòu)阻尼參數(shù)等全部物理參數(shù).算例分析表明,廣義卡爾曼濾波能識別橋梁結(jié)構(gòu)全部物理參數(shù),不僅收斂速度快,識別精度高,而且抗噪性能好. (2)應(yīng)用廣義卡爾曼濾波進(jìn)行了橋梁子結(jié)構(gòu)參數(shù)識別研究,提出了一種可用于橋梁子結(jié)構(gòu)物理參

3、數(shù)識別的參數(shù)識別時域法一雙單元子結(jié)構(gòu)法.將結(jié)構(gòu)劃分為有限個單元,以任意兩相鄰單元為子結(jié)構(gòu),給出子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的狀態(tài)方程和觀測方程. 識別了一座三跨等截面連續(xù)梁橋的子結(jié)構(gòu)各單元的質(zhì)量、剛度參數(shù)和結(jié)構(gòu)阻尼參數(shù)等物理參數(shù).數(shù)值分析表明,該方法能夠取得很好的參數(shù)識別效果,具備收斂速度快、識別精度高和抗噪性能好等特點. (3)針對參數(shù)估計過程中廣義卡爾曼濾波的發(fā)散現(xiàn)象,建立了適用于帶未知常噪聲統(tǒng)計的非線性連續(xù)一離散系統(tǒng)的自適應(yīng)廣義卡爾

4、曼濾波公式,并把該公式用于橋梁子結(jié)構(gòu)的參數(shù)識別,有效地克服了發(fā)散現(xiàn)象,取得了較好的收斂效果. (4)對荷載未知條件下橋梁子結(jié)構(gòu)物理參數(shù)識別問題進(jìn)行了研究,提出了荷載未知條件下的雙單元子結(jié)構(gòu)法.建立了雙單元子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的非線性連續(xù)狀態(tài)方程和離散觀測方程；應(yīng)用本文提出的帶未知常噪聲估計的非線性連續(xù)一離散系統(tǒng)的自適應(yīng)廣義卡爾曼濾波公式,進(jìn)行了荷載未知條件下雙單元子結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度參數(shù)的識別；應(yīng)用非線性連續(xù)一離散系統(tǒng)的廣義卡爾曼濾波公式,