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《湖南大学》 2002年
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卡尔曼滤波时域识别方法在损伤诊断中的应用研究

潘芹  
【摘要】: 在结构工程领域,系统识别方法在结构控制、结构的健康监控以及损伤诊断中得到了广泛的应用。与传统的频域识别方法相比较,时域识别方法近年来得到了长足的发展,它有效地避免了频域识别方法中一些不足,如信号泄漏等,而且方法具有多样性。 本文对基于卡尔曼滤波估计的时域识别方法的基本理论和方法,以及它在结构的损伤诊断中的应用进行了研究。 卡尔曼滤波估计是一种常用的参数估计方法,它在本质上是一种无偏最小方差估计。针对卡尔曼滤波估计在应用中常见的滤波发散现象,对三种改进卡尔曼滤波算法的技术思路进行了分析,并利用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用进行了研究,对层间剪切型模型和层间弯剪型模型两种力学模型应用于识别算法中的思路及它们造成的差异进行了分析。在此基础上,对已知全部楼层输出信息和部分楼层输出信息两种情况下的层间剪切型平面框架结构参数识别进行了算例分析。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,算例结果证明了方法的可行性。 将基于卡尔曼滤波估计的时域识别方法应用于结构的损伤诊断中,将原有的方法同最小二乘估计方法相结合,实现了输入信息未知条件下的结构物理参数识别。通过一五层平面框架结构在未损伤和三种不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置及程度。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TU317

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 王祥建;土木工程中的物理参数时域识别及地震动反演研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
2 谢献忠;结构动力学系统时域辨识理论与试验研究[D];湖南大学;2005年
3 任宜春;基于小波分析的结构参数识别方法研究[D];湖南大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 苏启旺;既有建筑结构的损伤诊断研究[D];西南交通大学;2005年
2 张弘涛;大跨度钢管混凝土拱桥设计方法与施工控制[D];西南交通大学;2006年
3 彭琦;桅杆结构杆件损伤识别原理[D];武汉理工大学;2007年
4 张博;基于模态参数识别的概率损伤可靠性研究[D];兰州理工大学;2008年
5 韩新节;磨子潭一号大桥的施工控制研究[D];合肥工业大学;2008年
6 刘拓;基于卡尔曼神经网络的地震模拟实验台自适应多参量控制[D];湖南大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 尚久铨;卡尔曼滤波法在结构动态参数估计中的应用[J];地震工程与工程振动;1991年02期
2 陈隽,李杰;部分输入未知条件下的结构系统识别研究[J];地震工程与工程振动;1998年04期
3 陆秋海,李德葆,张维;利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法[J];工程力学;1999年01期
4 李洪泉,欧进萍;剪切型钢筋混凝土结构的地震损伤识别方法[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年02期
5 王长新,易伟建;带刚臂梁—柱特征值分析及损伤识别研究[J];湖南大学学报(自然科学版);1995年04期
6 李杰,陈隽;未知输入条件下的结构物理参数识别研究[J];计算力学学报;1999年01期
7 李国强,陆烨;弯曲型结构层间物理参数识别的子结构法[J];世界地震工程;2000年01期
8 李国强,郝坤超,陆烨;框架结构损伤识别的两步法[J];同济大学学报(自然科学版);1998年05期
9 袁万城,崔飞,张启伟;桥梁健康监测与状态评估的研究现状与发展[J];同济大学学报(自然科学版);1999年02期
10 文国良,彭刚;建筑结构主动控制参数的状态预测算法[J];武汉大学学报(工学版);2001年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴大宏,赵人达;基于遗传算法与神经网络的桥梁结构健康监测系统研究初探[J];四川建筑科学研究;2002年03期
2 王利恒;周锡元;阎维明;;结构损伤检测方法的一些新进展[J];四川建筑科学研究;2005年06期
3 吴体;肖承波;熊峰;;建筑结构中的振动问题与对策[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 张华智;冯毅芳;;利用小波分析方法识别结构模态参数[J];四川建筑科学研究;2007年06期
5 施洲;蒲黔辉;李晓斌;;桥梁结构应力与变形监测方法及其精度分析[J];四川建筑科学研究;2008年04期
6 吴体;解振涛;王永维;罗苓隆;;结构动力特性测试在优秀历史建筑保护中的应用[J];四川建筑科学研究;2010年06期
7 肖烨;陈剑毅;易萍华;;自由度匹配技术在框架结构损伤识别中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
8 程华才,梅传江,赵永宽;吊杆拱桥更换拉索工程的施工工艺[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2003年02期
9 李义,蔡敏,胡俊;桥梁评价系统的研究与开发[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2004年03期
10 程志求;;某拱桥吊杆更换施工浅析[J];安徽建筑;2007年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 谢永;蔡国平;刘松;;基于输入和输出数据的柔性板的时域空间建模与主动控制研究[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
2 刘衍平;张刘斗;;电子设备机柜结构的模态分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 金向阳;张莉;于广滨;;基于改进小波神经网络的航空滚动轴承的故障检测[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 张明星;柳亦兵;辛卫东;;基于时域方法的核电站沸水反应堆试验模态参数识别[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 舒赞辉;韩秋实;;高速精密车削中心床身模态分析[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
6 周春桂;谢石林;胡杰;张希农;;基于有限元和神经网络的杂交建模研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
7 陈颖;陈怀海;;一种二自由度系统物理参数识别方法[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
8 李杰;陈隽;;高层建筑结构动力复合反演问题研究[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
9 唐小兵;沈成武;巫影;;裂纹对空间框架固有频率影响的数值分析[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
10 袁旭东;周晶;;一种基于神经网络结构损伤识别组合参数法研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 包兴先;基于模型定阶和信号消噪的海洋平台结构模态参数识别研究[D];中国海洋大学;2010年
2 陈为真;大型结构振动信号处理与模态参数识别研究[D];华中科技大学;2010年
3 雷金;洛仑兹平面电机的结构动态特性研究[D];华中科技大学;2010年
4 刘强;基于复杂系统的铁路客流预测方法研究[D];中国铁道科学研究院;2008年
5 王红云;单根多楔带附件驱动系统动态特性建模与仿真技术的研究[D];华南理工大学;2010年
6 赵晓丹;基于非先验函数系的信号识别[D];江苏大学;2010年
7 付强;1000MW核电站离心式上充泵水力设计与结构可靠性研究[D];江苏大学;2010年
8 杨陈;低噪声轻量化单缸柴油机的虚拟设计技术研究[D];浙江大学;2009年
9 郭磊;车用动力总成结构振动噪声的虚拟预测与分析技术研究[D];浙江大学;2009年
10 刘小根;玻璃幕墙安全性能评估及其面板失效检测技术[D];中国建筑材料科学研究总院;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
2 符俊杰;敷设粘弹阻尼的矿用溜槽振动特性研究[D];山东科技大学;2010年
3 李洪琴;基于振动模态分析和BP网络的桥梁损伤识别研究[D];山东科技大学;2010年
4 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
5 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
6 孔维峰;汽车水泵总成的动态特性研究[D];郑州大学;2010年
7 李保强;基于模糊PID的叶腊石烤箱温度控制系统研究[D];郑州大学;2010年
8 赵乐乐;在役桥梁结构健康诊断与寿命预测技术研究[D];郑州大学;2010年
9 俞顺;基于模型修正及体系可靠度的桥梁结构性能评价[D];郑州大学;2010年
10 王雷;典型船用设备与船体结构耦合抗冲击特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈震;浅析弯曲变形的截面几何量——惯性矩[J];安徽建筑;2003年03期
2 袁慎芳,陶宝祺,朱晓荣,石立华;应用小波分析及主动监测技术的复合材料损伤监测[J];材料工程;2001年02期
3 赵雷,卜一之;钢管砼劲性骨架I型肋拱桥施工阶段结构计算[J];重庆交通学院学报;2000年01期
4 周水兴,江礼忠,曾忠,周建庭;拱桥节段施工斜拉扣挂索力仿真计算研究[J];重庆交通学院学报;2000年03期
5 周水兴,张永水,顾安邦,吴国松;大跨钢管砼拱桥施工控制的理论与实践[J];重庆交通学院学报;2001年S1期
6 康玉梅;白泉;陈百玲;刘斌;;基于广义逆理论的转角信息重构近似算法[J];东北大学学报;2006年03期
7 尚久铨;卡尔曼滤波法在结构动态参数估计中的应用[J];地震工程与工程振动;1991年02期
8 尚久铨;建筑物模态参数时变特性基于强震记录的识别[J];地震工程与工程振动;1993年04期
9 陈隽,李杰;部分输入未知条件下的结构系统识别研究[J];地震工程与工程振动;1998年04期
10 高赞明,孙宗光,倪一清;基于振动方法的汲水门大桥损伤检测研究[J];地震工程与工程振动;2001年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 李杰;陈隽;;高层建筑结构动力复合反演问题研究[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
2 孙潮;陈宝春;陈友杰;;钢管混凝土拱桥转体施工方法[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
3 向木生;杜国东;;钢管混凝土拱桥施工监测与控制技术[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
4 于开平;李静;庞世伟;邹经湘;;基于遗传算法的结构模态参数识别方法研究[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 郭国会;桥梁结构动力损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2001年
2 付燕;人工地震信号去噪方法研究[D];西北工业大学;2002年
3 罗月静;大跨度钢管混凝土拱桥施工控制研究[D];广西大学;2004年
4 徐丽;基于模态参数的混凝土框架结构损伤诊断研究[D];湖南大学;2004年
5 张建民;大跨度钢管混凝土拱桥承载能力与施工控制研究[D];华南理工大学;2001年
6 石志晓;时频联合分析方法在参数识别中的应用[D];大连理工大学;2005年
7 王建有;测试信息不完备下结构物理参数识别方法研究[D];大连理工大学;2006年
8 谢献忠;结构动力学系统时域辨识理论与试验研究[D];湖南大学;2005年
9 张清华;基于概率可靠度的结构损伤识别理论研究及应用[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 肖调生;基于模态参数的工程结构损伤识别方法的研究[D];湖南大学;2002年
2 李忆岚;时频分析理论及应用研究[D];西北工业大学;2003年
3 吴波;基于神经网络的结构地震反应仿真与系统辨识[D];重庆大学;2003年
4 裴喜平;地震模拟振动台的模糊控制研究[D];武汉理工大学;2004年
5 任宜春;基于小波分析的结构损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2004年
6 卫俊平;时频分析技术及应用[D];西安电子科技大学;2005年
7 章灵燕;桁架结构的损伤识别方法[D];中国农业大学;2005年
8 李元兵;中承式钢管混凝土拱桥空间稳定性分析[D];西南交通大学;2005年
9 方辉;海洋平台结构损伤诊断方法研究[D];中国海洋大学;2005年
10 史良;结构物理参数识别技术及在振动台试验中的应用[D];同济大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 任宜春;易伟建;;结构物理参数的分频段加权辨识[J];工程力学;2007年06期
2 姜绍飞;;结构健康监测-智能信息处理及应用[J];工程力学;2009年S2期
3 陈东弟;向家伟;;运行模态分析方法综述[J];桂林电子科技大学学报;2010年02期
4 谢献忠;易伟建;王修勇;禹见达;;基于虚拟响应信号的结构参数时域辨识研究[J];计算力学学报;2007年06期
5 涂勇;涂清艳;;大跨度钢管混凝土拱桥施工控制的理论研究[J];中国水运(下半月刊);2011年03期
6 刘雪锋;文武;;某大跨度连续刚构桥参数影响分析[J];公路与汽运;2012年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 姜绍飞;;结构健康监测-智能信息处理及应用[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 谭林;基于动力指纹的结构损伤识别可靠度方法研究[D];华南理工大学;2010年
2 田仲初;大跨度钢箱拱桥的施工控制关键技术与动力特性研究[D];中南大学;2007年
3 刘锡军;结构损伤综合诊断理论与试验研究[D];中南大学;2006年
4 任宜春;基于小波分析的结构参数识别方法研究[D];湖南大学;2007年
5 王卓;网壳结构参数识别技术和损伤检测方法研究[D];北京工业大学;2009年
6 王超;基于小波变换的时变结构参数识别研究[D];中南大学;2009年
7 静行;基于独立分量分析的结构模态分析与损伤诊断[D];武汉理工大学;2010年
8 章国稳;环境激励下结构模态参数自动识别与算法优化[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 章文西;北江特大桥的施工监控仿真分析与研究[D];湖北工业大学;2011年
2 冯同同;大跨度钢箱叠合拱桥仿真计算分析[D];北京交通大学;2011年
3 柳江涛;缆索吊装钢管混凝土拱桥拱肋的线形问题研究[D];北京交通大学;2011年
4 杨开荣;百米全焊钢栈桥的损伤识别研究[D];大连理工大学;2011年
5 崔力宁;飞鸟式钢管混凝土拱桥施工过程分析及施工控制[D];长安大学;2011年
6 银小刚;大跨弦支穹顶结构稳定性及竖向地震响应分析[D];华南理工大学;2011年
7 高金亮;钢箱系杆拱桥施工过程仿真分析及梁拱结合部位应力分析[D];西南交通大学;2011年
8 赵玉波;环境激励下时变系统模态参数分析方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 卢剑;渡槽模型模态分析与研究[D];湖南大学;2011年
10 聂竹林;无风撑钢筋混凝土拱桥有限元分析与施工监控[D];武汉理工大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李杰,陈隽;结构参数未知条件下的地震动反演研究[J];地震工程与工程振动;1997年03期
2 杨大力,刘泽民;多层前向神经网络中BP算法的误调分析及其改进的算法[J];电子学报;1995年01期
3 穆文全,廖晓峰,虞厥邦;基于遗传算法和BP算法的多层感知机杂交训练算法[J];电子科学学刊;1997年02期
4 韩小云,刘瑞岩;基于神经网络和模糊综合评判的梁故障诊断研究[J];国防科技大学学报;1996年01期
5 李洪泉,欧进萍;剪切型钢筋混凝土结构的地震损伤识别方法[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年02期
6 孙作玉,刘季,王晖;地震激励下线性结构的滑动模态控制[J];哈尔滨建筑大学学报;1998年01期
7 杨叔子,师汉民,熊有伦,王治藩;机械设备诊断学的探讨[J];华中工学院学报;1987年02期
8 陆金桂,王石刚,胡于进,周济,余俊;多层神经网络BP算法的研究[J];计算机工程;1994年01期
9 虞和济;机械设备故障诊断的人工神经网络识别法[J];机械强度;1995年02期
10 臧朝平,张思,高亹 ;用于旋转机械故障诊断的一种张量增强型前向神经网络模型[J];机械强度;1996年03期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡迪春;;应变模态在钢架结构损伤诊断中的应用[J];中国水运(下半月);2008年06期
2 卓玲;;基于柔度矩阵与应变模态的钢框架结构的损伤诊断研究[J];黎明职业大学学报;2007年03期
3 秦文科;鲁丽君;;工程结构损伤诊断方法的研究综述[J];中国水运(下半月);2008年05期
4 王中要,郭秀文,王珂,柴文广;用残余力向量进行连续梁损伤诊断[J];昆明理工大学学报;2000年05期
5 林志明,张雄;火灾混凝土损伤诊断的进展[J];建筑材料学报;2002年04期
6 李宏男,孙鸿敏;基于小波分析和神经网络的框架结构损伤诊断方法[J];地震工程与工程振动;2003年05期
7 邱颖,任青文,朱建华;基于小波奇异性的梁结构损伤诊断[J];工程力学;2005年S1期
8 杨国安;盖会明;;海洋平台结构健康监测新方法研究[J];中国海洋平台;2007年03期
9 瞿伟廉;秦文科;梁政平;;基于遗传算法的塔架节点螺栓脱落的损伤诊断[J];武汉理工大学学报;2008年01期
10 李文雄;陈存恩;;结构动力反演计算的灵敏度遗传算法研究[J];重庆建筑大学学报;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 沈亚强;程仲文;;基于卡尔曼滤波的语音增强方法[A];第二届全国人机语音通讯学术会议论文集[C];1992年
2 高勤;都学新;;莫尔斯信号的新型滤波方法[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
3 梁钰;布亚林;贺哲;朱业玉;;用T213产品制作河南省沙尘天气短期预报[A];推进气象科技创新加快气象事业发展——中国气象学会2004年年会论文集(下册)[C];2004年
4 丁明理;王祁;洪亮;赵鹏;;无陀螺微惯性测量单元的卡尔曼滤波方法研究[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
5 赖富强;孙建孟;李茂兵;;基于卡尔曼滤波的FMI成像测井加速度校正研究[A];中国地球物理·2009[C];2009年
6 万寿庆;;基于灰色理论的卡尔曼滤波[A];第16届全国灰色系统学术会议论文集[C];2008年
7 田甜;王爱华;安建平;薛斌;;一种基于新息自适应卡尔曼滤波的载波跟踪环路[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 李惠光;潘俊;王琦;;Kalman滤波器在板形检测上的应用[A];1993中国控制与决策学术年会论文集[C];1993年
9 张友民;陈洪亮;戴冠中;;基于奇异值分解的固定区间平滑新方法[A];1995年中国控制会议论文集(上)[C];1995年
10 周雪梅;吴简彤;李东明;;多尺度预处理在组合导航系统中的应用[A];2004年船舶仪器仪表学术年会论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张侃;正品手机电池识别方法[N];通信产业报;2000年
2 本报首席记者 崔晓农;农资下乡:实惠送到家门口[N];山西经济日报;2009年
3 广西 黄绍侃;集成电路管脚识别方法[N];电子报;2001年
4 李艳;注水鸡肉的识别方法[N];中国食品质量报;2005年
5 黄建同;第五套人民币防伪技术及识别方法[N];人民公安报;2007年
6 李雨田;纸和纸板的丝缕方向及其识别方法[N];中国包装报;2005年
7 郑延平;停产鸡的识别方法[N];中国畜牧报;2002年
8 ;会计信息是真是假[N];中国证券报;2003年
9 江其勤;欠平衡钻井条件下含气层识别方法研究成功[N];中国石化报;2005年
10 ;会计信息是真是假[N];中国证券报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯立群;大型斜拉桥基于健康监测的模型修正、损伤诊断与预警方法[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 姜浩;基于环境激励下预应力混凝土桥梁模态参数识别与损伤诊断[D];吉林大学;2009年
3 郭国会;桥梁结构动力损伤诊断方法研究[D];湖南大学;2001年
4 周云;地基板与混凝土框架结构参数识别的实验与研究[D];湖南大学;2008年
5 李松辉;基于机器学习和模态参数识别理论的水工结构损伤诊断方法研究[D];天津大学;2008年
6 徐丽;基于模态参数的混凝土框架结构损伤诊断研究[D];湖南大学;2004年
7 顾培英;基于应变模态技术的结构损伤诊断直接指标法研究[D];河海大学;2006年
8 蒋济同;海洋平台的模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2003年
9 杨和振;环境激励下海洋平台结构模态参数识别与损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2004年
10 赵东明;卫星跟踪卫星任务的引力谱分析和状态估计方法[D];解放军信息工程大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘芹;卡尔曼滤波时域识别方法在损伤诊断中的应用研究[D];湖南大学;2002年
2 王晓燕;海洋工程结构的参数识别及损伤诊断研究[D];中国海洋大学;2004年
3 陈识;模态参数识别及损伤诊断[D];南京航空航天大学;2010年
4 冯坤;空间钢结构损伤诊断方法研究及噪声敏感性分析[D];中国海洋大学;2011年
5 黄振兴;震后桥梁结构时频域损伤诊断研究[D];西南交通大学;2012年
6 李鑫;提高GPS定位精度的改进卡尔曼滤波算法研究[D];南京理工大学;2004年
7 谢建和;钢管混凝土拱桥的模拟损伤动力诊断分析[D];武汉理工大学;2004年
8 阳奎;基于倒置GPS的动态目标导航系统仿真研究[D];华中科技大学;2008年
9 王宪荣;船舶横向运动状态估计及控制研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
10 史庆峰;车载组合定位系统的研究[D];吉林大学;2005年
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