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题名未知测量噪声下的结构多类型响应重构
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作者
史鹏程
彭珍瑞
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机构
兰州交通大学机电工程学院
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期1428-1436,共9页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.62161018)。
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文摘
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。
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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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Keywords
recursive estimation of noise
Kalman filer
moving window method
multi-type structural response reconstruction
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分类号
TB22
[天文地球—大地测量学与测量工程]
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题名基于新息自适应卡尔曼滤波算法的多类型结构响应重构
被引量：1
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作者
丁怡渊
殷红
彭珍瑞
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机构
兰州交通大学机电工程学院
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出处
《计算力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第5期757-763,共7页
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基金
国家自然科学基金(62161018)
甘肃省优秀研究生“创新之星”(2022CXZX-520)资助项目。
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文摘
为改善传统卡尔曼滤波KF(Kalman filter)算法在过程噪声方差和测量噪声方差未知的情况下响应重构精度降低甚至发散的问题,提出了一种基于新息自适应卡尔曼滤波IAKF(innovation-based adaptive Kalman filter)算法的多类型响应重构方法。首先根据新息统计特性对卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵进行实时自适应调整;然后利用有限测点的加速度传感器的测量数据,结合模态法对结构各个位置的加速度、速度、位移以及应变进行响应重构;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,该方法能够有效地调整过程噪声方差并估计测量噪声方差,未测点的重构响应时程曲线与计算响应或测量响应时程曲线吻合良好。
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关键词
未知噪声方差
卡尔曼滤波算法
有限测点
多类型响应重构
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Keywords
unknown noise variance
Kalman filtering
limited measuring points
multi-type response reconstruction
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分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
O348.8
[理学—固体力学]
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题名基于状态空间模型的结构外部激励计算与响应重构
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作者
彭珍瑞
史鹏程
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机构
兰州交通大学机电工程学院
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出处
《铁道学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第12期182-188,共7页
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基金
国家自然科学基金(62161018)
甘肃省优秀研究生“创新之星”(2021CXZX-576)。
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文摘
为提供更完备的响应数据,提出一种借助于状态空间模型的结构外部激励计算和结构多类型响应重构的方法。首先,将二阶动力学方程转化为状态空间模型,并利用状态空间模型推导出结构外部激励的计算公式。然后,将激励与结构模态坐标组合成新的状态向量并构建增秩状态空间模型,结合结构部分观测的加速度响应实现对结构外部激励的计算以及其余位置未知速度、加速度响应的重构。同时引入粒子滤波算法以减小测量过程中有色噪声的影响,并使用萤火虫算法代替粒子滤波算法中的重采样过程,改善粒子贫化现象。最后对钢轨和外伸梁分别进行数值模拟和试验分析,验证所提方法的有效性。试验结果表明:所提方法能对结构外部激励和未知速度、加速度响应进行有效重构。
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关键词
多类型响应重构
激励计算
状态空间模型
粒子滤波算法
萤火虫算法
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Keywords
multi-type response reconstruction
excitation calculation
state space model
particle filter algorithm
firefly algorithm
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分类号
U24
[交通运输工程—道路与铁道工程]
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