بهبود عملکرد روش اتورگرسیو در شناسایی پارامترهای مودال سیستم های خروجی فقط با استفاده از روش تجزیه ی ارتعاشات هیلبرت

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده ی مهندسی عمران، دانشگاه علم و فرهنگ

2 دانشکده ی مهندسی عمران ، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

چکیده

روش اتورگرسیو یکی از ساده‌ترین روش‌ها در حوزه‌ی شناسایی پارامترهای مودال است. با وجود این، نیاز به کمینه m حسگر به منظور شناسایی m مود از سازه یکی از مشکلات اصلی این روش به حساب می‌آید؛ همچنین کاربرد این روش همانند دیگر روش‌های موجود در این حوزه به سیگنال‌های ایستا محدود شده است. با هدف فائق آمدن بر این مشکلات، روش اتورگرسیو باروش تجزیه‌ی ارتعاشات هیلبرت، به منظور نائل شدن به یک روش ارتقا یافته ترکیب می‌شود. کارایی و عملکرد روش ارائه شده از طریق دو مثال عددی و یک مثال صحت‌سنجی ارزیابی می‌شود. در پایان با انجام یک آزمایش مودال، پارامترهای مودال پایه‌ی نگهدارنده یک پل سگمنتی به دست می‌آید. نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه شده با دقت بسیار خوبی قادر به استخراج پارامترهای مودال سازه است؛ همچنین عملکرد روش ارائه شده در مواجهه با پاسخ‌های ناایستا به مراتب بهتر از روش‌های رایج در این حوزه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improving the performances of the autoregressive method in modal identification of output-only systems using Hilbert vibration decomposition method

نویسندگان [English]

  • A. Nikkhoo 1
  • H. Karegar 1
  • R. Karami Mohammadi 2
1 D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f S‌c‌i‌e‌n‌c‌e a‌n‌d C‌u‌l‌t‌u‌r‌e
2 D‌e‌p‌t. o‌f C‌i‌v‌i‌l E‌n‌g‌i‌n‌e‌e‌r‌i‌n‌g K. N. T‌o‌o‌s‌i U‌n‌i‌v‌e‌r‌s‌i‌t‌y o‌f T‌e‌c‌h‌n‌o‌l‌o‌g‌y
چکیده [English]

In this paper, an enhanced method for extraction of modal parameters (frequencies and damping ratios) of a structure from stationary or non-stationary measurement dynamic responses recorded by a sensor is presented. Surely, one of the simplest methods in area of ambient modal identification (operational modal analysis) is autoregressive method. Major problem of autoregressive method is that for identification of m modes of a structure, at least m sensors are needed. Besides, this method like other similar methods in this area such as frequency domain decomposition and stochastic subspace identification is appropriate for extraction of modal parameters from stationary measured dynamic structural responses. To address these issues, in this study, the Hilbert vibration decomposition method, which is a simple method for time-varying vibration decomposition based on the Hilbert transform, is adopted to improve the performance of the autoregressive method for extraction of frequencies and damping ratios of a structure from stationary or non-stationary responses recorded by a sensor. The efficiency and performance of the newly enhanced method are investigated through two numerical examples and a verification example. The first numerical example deals with a single-degree-of-freedom system subjected to a non-stationary force and the second one presents a two-degree-of-freedom structure excited by a stationary force. Finally, by using the proposed method, the frequencies and damping ratios of a support tower of the segmental bridge via an experimental test are obtained. The results indicated that the proposed method adequately estimated the frequencies and damping ratios of a structure from stationary and non-stationary responses recorded by only one sensor. Moreover, it is found that this method outperforms other relevant methods when dealing with non-stationary responses. Consequently, the enhanced method is strongly recommended for extraction of the frequencies and damping ratios of the structures from stationary or non-stationary responses, especially when the dynamic response of the structure is non-stationary and measured using only one sensor.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Autoregressive method
  • Hilbert vibration decomposition
  • Modal identification
  • Non-stationary responses