卡尔曼滤波时域识别方法在损伤诊断中的应用研究

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1、湖南大学硕士学位论文卡尔曼滤波时域识别方法在损伤诊断中的应用研究姓名：潘芹申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：易伟建2002.6.25摘要(在结构工稔领域，系统识别方法在结构控制、结构的健康髓控以及损伤诊断孛褥到了广泛的应用。与传统的频域识别方法栩比较，粒域识别方法主垦年来季导至g了长足的发展，它有效地避免了频域识别方法中一些不足，如佰号泄漏等，而且方法具骞多撵懿。了、本文对基于卡尔曼滤波估计的时域识另Ⅱ方法的基本理论和方法，以及它在结擒兹鬏爨诊瑟审豹应搦遴嚣了磷究。【卡尔曼滤波估计是一种常用的参数估计方法，它在本质上是一

2、种无偏最小方差{轰诗滑嚣卡尔曼滤波甓诗莰盛震中鬻霓豹滤波发教畿象，瓣三耪改避卡零爨滤波算法的技水思路进行了分析，并利闳一单自由度体系的算例比较了三种方法的特点。本文对基于卡尔曼滤波的时域识别方法在多层平面框架结构的物理参数识别中的应糟进行了研究，对层闯赘韬壅旗灌和层阏弯莺登貘鍪两释力学模蹩痘嗣予识别算法中的思路及它们造成的差异进行了分析。在此慕础上，对已知全部楼屡输出信怠和部分楼层输出信息鼹释情况下静层游剪仞羹￥面框絮结擒参数识羁滋行了算例分析。为了保证算法在自由度数目较大的结构系统中的有效性，提出了子系统方法，簿俐结果证蹰了方

3、法的可行性。将基于卡尔曼滤波估计的时域识别方法应用子结构的损伤诊断中，将原有的方法同最小二乘估计方法相缩合，实现了输入髂惠未知条件下盼结构物理参数谈测。髓过一五腠平嚣撰架结构谯未损伤和三莉誉同的损伤情况下的结构参数识别结果，准确地指示出了结构损伤的位鼹及程度。、l【关键词】系缆识别j卡尔曼滤波7框架结构j损伤诊断ABSTRACTInthefieldofstructuralengineering，systemidentificationhasincreasinglybecomeanimportanttoolforresearcht

4、opicssuchasstructuralcontr01．heafthmonitoringanddamagedetection．Comparedwithtradiaonalfrequency-domainidentificationmethods，varioustime-domainmethodshavebeenformulatedinrecentyeam．Thesemethodssuccessfulfyovercomesomelimitsoffrequency-domainones，suchassignalleakage．In

5、thisthesis．aKalmanfilterbasedtime-domainmethodisdiscussedandappliedtostructuraldamagedetection．Themainpointsareasfollows：Asacommonlyusedparametricestimationmethod，Kalmanfilterestimation．jnfacLjSakindofunbiasedestimationwiththeleastvarianca．Inordertoavoidfilterdiverge

6、nceinitsapplications，threedifferentmodifiedalgorithmsareputforward．Theyareanalyzedandcomparedbynumericalexamplesofthesameonedegree-of·freedomsystem．Inthisthesis，theapplicaOonofthisKalmanfilterbasedtime-domainapproachinphysicalparameteridentificationofmufti—storyplane

7、framestructuresisdiscussed．Thedifferencebetweenshear-typeandshear-bend-typeframesispoisedoutinthediscussion．Basedonthis，structuralparameteridentificationswi廿1outputinfc舯a在OnatallStodesandwithoutputinformationatpartofstoriesareaccomplished．Inordertoensureitsapplicatio

8、ninstructuralsystemswithlargenumbersofdegreesoffreedom，subsystemmethodisproposedtodecomposetheinitialstructuresintoseveralsubsystem