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改进Tikhonov正则化方法的载荷识别与结构响应重构
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作者 高可乐 殷红 彭珍瑞 《机械强度》 北大核心 2025年第6期99-105,共7页
为提高载荷识别与结构响应重构的精度及效率,提出了一种同时考虑传递矩阵误差和测量误差的改进Tikhonov正则化方法。首先,通过结构动力学模型构建状态空间方程和传递矩阵,得到结构载荷和响应的重构方程;其次,利用截断随机奇异值分解方... 为提高载荷识别与结构响应重构的精度及效率,提出了一种同时考虑传递矩阵误差和测量误差的改进Tikhonov正则化方法。首先,通过结构动力学模型构建状态空间方程和传递矩阵,得到结构载荷和响应的重构方程;其次,利用截断随机奇异值分解方法计算测点位置的近似传递矩阵,同时结合总体最小二乘法(Total Least Squares Method,TLSM)和传统Tikhonov正则化方法识别载荷,再通过待重构位置的传递矩阵重构未知响应;最后,分别对二维桁架和简支梁进行数值仿真和试验分析,验证所提方法的有效性。结果表明,相较于传统Tikhonov正则化方法,所提方法可在保证重构精度的同时提升重构效率。 展开更多
关键词 结构响应重构 载荷识别 传递矩阵 TIKHONOV正则化
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自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波的结构响应重构
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作者 路金涛 彭珍瑞 《计算力学学报》 北大核心 2025年第2期212-220,共9页
针对固定窗口估计噪声方差的卡尔曼滤波方法在结构响应重构时窗口长度由经验选取导致重构精度降低的问题,提出了一种自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波ISHKF(improved Sage-Husa Kalman filter)算法的结构响应重构方法。首先,对卡尔曼... 针对固定窗口估计噪声方差的卡尔曼滤波方法在结构响应重构时窗口长度由经验选取导致重构精度降低的问题,提出了一种自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波ISHKF(improved Sage-Husa Kalman filter)算法的结构响应重构方法。首先,对卡尔曼滤波先验误差协方差矩阵应用UD分解以保证其正定性,根据测量先验误差自适应调整窗口长度,再应用Sage-Husa时变噪声估计器,实现测量噪声和系统噪声的同步调节。然后,根据已知的部分加速度响应,结合模态叠加法重构加速度、速度和位移响应。最后通过某动车组齿轮箱的C型支架、二维桁架结构数值仿真和简支梁试验来验证方法的可行性。结果表明所提方法可实现自适应窗长未知噪声方差估计下的结构响应重构,与移动窗卡尔曼滤波方法相比,重构精度更高。 展开更多
关键词 Sage-Husa卡尔曼滤波 结构响应重构 噪声方差估计 UD分解
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未知激励下基于改进强跟踪卡尔曼滤波的结构响应重构 被引量:1
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作者 侯亚琨 彭珍瑞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1271-1278,共8页
提出一种基于改进强跟踪卡尔曼滤波的结构外部激励计算和响应重构的方法。首先,利用状态空间模型得出结构的外部激励,并将激励与模态坐标结合组成新的状态向量,构建增秩状态空间模型。然后,在传统强跟踪卡尔曼滤波算法的基础上进行改进... 提出一种基于改进强跟踪卡尔曼滤波的结构外部激励计算和响应重构的方法。首先,利用状态空间模型得出结构的外部激励,并将激励与模态坐标结合组成新的状态向量,构建增秩状态空间模型。然后,在传统强跟踪卡尔曼滤波算法的基础上进行改进,使其能够处理有色噪声。最后,利用结构部分测点的加速度响应,实现对结构外部激励的计算及其余未测点的速度、加速度响应的重构,分别通过二维桁架和外伸梁进行数值模拟和试验分析,用来验证所提方法的有效性。结果表明,该方法能够有效地重构结构外部激励、未测点的速度和加速度响应,其响应时程曲线与计算响应或测量响应时程曲线吻合良好。 展开更多
关键词 结构响应重构 状态空间模型 激励计算 改进强跟踪卡尔曼滤波算法 有色噪声
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基于IAAKF算法的结构激励识别与响应重构
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作者 殷红 丁怡渊 +1 位作者 彭珍瑞 李鑫煜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期302-310,共9页
针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首... 针对传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法实际应用于响应重构时,需要已知结构外部激励并预设先验恒定噪声方差的问题,提出了一种基于IAAKF(innovation-based adaptive augmented Kalman filter)算法的结构激励识别与响应重构方法。首先,基于增广状态空间模型将外部激励向量与状态向量联合构成增广状态向量,并根据增广新息统计特性实时自适应地调整卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵;其次,仅借助加速度传感器根据模态法来识别锤击激励,并且重构出加速度、速度、位移以及应变响应等数据;最后,对起重机桁架和简支梁分别进行数值模拟和试验分析。结果表明,所提方法能够有效地自适应调整噪声方差和识别结构外部激励,从而实现结构响应重构。 展开更多
关键词 噪声方差 激励识别 新息统计 增广卡尔曼滤波 结构响应重构
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未知测量噪声下的结构多类型响应重构 被引量:1
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作者 史鹏程 彭珍瑞 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1428-1436,共9页
针对使用传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法进行结构响应重构时测量噪声方差估计及多类型响应重构难的问题,提出了一种融合噪声方差估计和多类型响应重构的方法。首先在移动窗口卡尔曼滤波算法中引入近似计算的方法,提出递推移动窗... 针对使用传统卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)算法进行结构响应重构时测量噪声方差估计及多类型响应重构难的问题,提出了一种融合噪声方差估计和多类型响应重构的方法。首先在移动窗口卡尔曼滤波算法中引入近似计算的方法,提出递推移动窗口卡尔曼滤波算法(recursive moving-window Kalman filter,RMWKF)实时递推估计测量噪声方差,然后基于有限位置的应变片和加速度传感器的测量数据,并结合模态法对结构各个位置的应变、位移、速度以及加速度响应进行重构。最后对二维桁架和悬臂梁分别进行数值模拟和试验分析,验证了所提方法的有效性。试验结果表明,所提方法能对测量噪声方差进行有效地估计,能实现有效的多类型结构响应重构,同时减小了数据储存空间和计算量。 展开更多
关键词 噪声递推估计 卡尔曼滤波算法 移动窗口法 多类型结构响应重构
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远场长周期地震动作用下超高层建筑结构模态识别
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作者 罗渊 杨江 范涛 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1160-1171,共12页
远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M 5.4地震为例,利用Hilbert-Huang Tra... 远场地震动长周期成分显著,与高层、超高层建筑基本周期相近,容易产生放大效应,给高层、超高层建筑结构带来严重震害。以2022年9月17日21时41分至次日17时39分发生在台湾省花莲县M6.5、M5.7、M6.9和M 5.4地震为例,利用Hilbert-Huang Transform(HHT)方法,初步分析距震中超1000 km的武汉某超高层建筑结构台阵对这4次地震的结构动力响应观测数据,在对不同时间尺度的本征模态函数分量进行地震动长周期特性分析的基础上,重构各结构层的地震动,通过功率谱法得到结构层相对地面层的频率响应函数,并利用复模态指数函数法获得结构第一阶模态频率和振型。对4次地震中该超高层建筑结构模态频率和振型的初步分析表明:在花莲长周期地震动作用下结构未受到损伤。这一认识将为远场长周期地震动影响下超高层建筑的震后安全性评价提供重要参考。 展开更多
关键词 远场长周期地震动 HHT方法 结构地震响应时程重构 模态频率 模态识别
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