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    188宝金博页面版: 系统辨识在桥梁状态监测中的应用

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    内容提示： ［收稿日 期］ !""# —$$ —"$万方数据［作者简介］ 王兆辉 （$%&" ’ ） ， 男 ， 黑龙江尚志人， 硕士研究生， 主要研究方向为智能信息处理。系统辨识在桥梁状态监测中的应用王兆辉， 樊可清， 李霆（五邑大学 信息学院， 广东 江门(!%"!"）［摘要］ 利用 系统辨识的基本思想， 在频域和时域方面对实现该问题的 ! 类方法进行了 对比分析， 指出 了 每种方法的优点和不足。 以香港汀九桥的实测数据为基。 在理论和实践上探讨了 频域法和时域法在大跨度柔性桥梁环境激励模态参数识别中的应用问题， 最后的辨识结果表明其方法在具体的工程应用 中的有效性。［关键词］ 系统辨识； 桥梁； 模态分析； 环境...

    文档格式：PDF | 页数：5 | 浏览次数：10 | 上传日期：2015-12-31 23:50:45 | 文档星级：
    ［收稿日 期］ !""# —$$ —"$万方数据［作者简介］ 王兆辉 （$%&" ’ ） ， 男 ， 黑龙江尚志人， 硕士研究生， 主要研究方向为智能信息处理。系统辨识在桥梁状态监测中的应用王兆辉， 樊可清， 李霆（五邑大学 信息学院， 广东 江门(!%"!"）［摘要］ 利用 系统辨识的基本思想， 在频域和时域方面对实现该问题的 ! 类方法进行了 对比分析， 指出 了 每种方法的优点和不足。 以香港汀九桥的实测数据为基。 在理论和实践上探讨了 频域法和时域法在大跨度柔性桥梁环境激励模态参数识别中的应用问题， 最后的辨识结果表明其方法在具体的工程应用 中的有效性。［关键词］ 系统辨识； 桥梁； 模态分析； 环境激励；［中图分类号］ ) ##$*+,［文献标识码］ -［文章编号］ $""! —$!"( （!"".）", —"$(% —"(!"#$%& ’()$#*#() +()#*("#)% ,-#)% ./-*&0 1$&)*#2#34*#()5678 9:4(:;#， <67 =&>#)%， ?1 @#)%（/01223 24 5642789:;26 <=>; =6;?@7A;:>， B=96CD26C E;96C8@6 (!%"!"， F1;69）［=&/ A("$-］ G7;DC@； A>A:@8 ;D@6:;4;09:;26； 82D93 9693>A;A； 98G;@6: ;6H=:桥梁状态监测与健康评价的方法是以振动分析为基。 这种方法利 用 模态参数构造能够反应桥梁动力特性的状态特征， 通过对比桥梁的 完好状态和受损状态来评价桥梁的健康状态［$，!］。由现代控制理论发展出 的传统的系统辨识是通过观测一个系统或一个过程的可测输入与输出关系来确定其数学模型， 从而辩明 所研究系统的内 在结构和参数。 在大型桥梁结构系统中， 很难通过一个确定的输入激励测出 其输出 ， 对于此类问题， 如果能以外部环境的激励 （例如风、 地震） 作为输入， 测得输出数据， 那么该问题就归结为 “只 有输出 ” 的系统辨识问题。 系统辨识的关键是系统模型的建立。 模型是系统特征的部分信息的 一种抽象描述形式， 它只是系统某些特征的近似抽象。 在本文中， 所研究的被建模系统的输出可测， 但其输入是不确定的， 在系统辨识中称之为 “随机建模”问题或 “时间序列建模”问题。 针对此类问题的辨识方法总体上分为频域法和时域法这 ! 类。 前者有代表性的方法有峰值检测法 （ II） 、 复模态指示函 数法 （ FJ5K） 等［,］， 后者的 典型代表有随机子空间法 （//5） 、 随机减量法等［#，(］。作者利用对香港汀九桥实测的振动数据，对该桥应用了以上 ! 类方法，得到了较好的参数辨识结果。B频域法对于大型的桥梁结构系统， 选择外部的环境对其的影响作为 输入可以大大降低对其辨识 的 复杂度。 那么此类问题就是基于环境测试的系统辨识问题。 因此， 在这里频域识别方法是仅基于输出 数据的参数识别问题。B CB峰值法 （I@9L H;0L;6C）一种通过环境振动测试辨识大型结构固有频率的方法是频域的峰值法。 这种方法最初是基于频率响应函数 （ KMKA） 在结构的固有频率处达到极值。 在仅有输出 的环境振动测试中， 频响函 数被输出 的 自功率谱取代 （相关辨识法的基本原理） ， 功率谱可以由测得的加速度时程经离散傅立叶变换得到。 拾取功率谱密度 （ I/N） 图 上的 峰值， 频率即 可简单的 确定。 当观测信号是加速度信号时， 桥梁系统的状态空间模型可以表示为：! （ "） # $%! （ "） & ’%( （ "）) （ "） # *%! （ "） & +%( （ "）（$）式中： !!,- O .为系统状态变量； )!,/ O .为观测变量； (!,0 O .可以看作在各个观测 点 上有限个环境激励； $% ! ,- O -、 ’% ! ,- O 0和 +% ! ,/ O 0分别 为 系统的转移矩阵、 输入矩阵、 输出 矩阵和 直接传递矩阵。 将系 统的 状态转移 矩阵 $%进行特征值分解：$% # !" %!1$。" %对角 线元素即 $%的 特征值为：# 2 # 1$2 % 2 & 3?% 2第 阶的模态频率和阻尼。可以证明 观测信号的谱函$ 1$!2，% 2和$2分别为系统"第 ,$ 卷， 第,期! " " . 年 . 月中南公路工程F@6:793 /2=:1 P;C1Q9> R6C;6@@7;6CS23 + ,$， T2 + ,E=6 + ， ! " " .

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