原文传递
基于广义卡尔曼滤波的桥梁结构物理参数识别时域法研究
| 论文题名： | 基于广义卡尔曼滤波的桥梁结构物理参数识别时域法研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;参数识别;物理参数;广义卡尔曼滤波;随机荷载;健康监测;损伤识别 |
| 摘要： | 随着信息技术和控制技术的不断发展,对大型桥梁结构进行实时健康监测和损伤识别已成为备受国内外学者关注的重要问题.结构物理参数的准确识别可以为结构健康监测和损伤识别提供符合实际的计算模型,是实施健康监测技术的前提和基础.广义卡尔曼滤波是一种可用于系统状态估计和参数识别的实时递推算法.本文系统地开展了基于广义卡尔曼滤波的桥梁整体结构和子结构的物理参数识别研究,主要研究工作和创新性成果如下: (1)进行了随机荷载作用下桥梁整体结构的物理参数识别研究,提出了一种基于广义卡尔曼滤波的桥梁整体结构物理参数识别方法.将广义卡尔曼滤波与有限元法相结合,建立了进行参数识别所需的非线性连续一离散系统的状态方程和观测方程.识别了一座简支梁桥各单元的质量、刚度参数和结构阻尼参数等全部物理参数.算例分析表明,广义卡尔曼滤波能识别桥梁结构全部物理参数,不仅收敛速度快,识别精度高,而且抗噪性能好. (2)应用广义卡尔曼滤波进行了桥梁子结构参数识别研究,提出了一种可用于桥梁子结构物理参数识别的参数识别时域法一双单元子结构法.将结构划分为有限个单元,以任意两相邻单元为子结构,给出子结构系统的状态方程和观测方程. 识别了一座三跨等截面连续梁桥的子结构各单元的质量、刚度参数和结构阻尼参数等物理参数.数值分析表明,该方法能够取得很好的参数识别效果,具备收敛速度快、识别精度高和抗噪性能好等特点. (3)针对参数估计过程中广义卡尔曼滤波的发散现象,建立了适用于带未知常噪声统计的非线性连续一离散系统的自适应广义卡尔曼滤波公式,并把该公式用于桥梁子结构的参数识别,有效地克服了发散现象,取得了较好的收敛效果. (4)对荷载未知条件下桥梁子结构物理参数识别问题进行了研究,提出了荷载未知条件下的双单元子结构法.建立了双单元子结构系统的非线性连续状态方程和离散观测方程；应用本文提出的带未知常噪声估计的非线性连续一离散系统的自适应广义卡尔曼滤波公式,进行了荷载未知条件下双单元子结构的质量和刚度参数的识别；应用非线性连续一离散系统的广义卡尔曼滤波公式,进行了荷载未知条件下双单元子结构的质量、刚度参数和结构阻尼参数的识别. 本文所取得的研究成果为广义卡尔曼滤波这一经典理论在桥梁结构健康监测领域的应用提供了可靠的理论依据. |
| 作者： | 樊素英 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 李忠献 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
