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

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علم و فرهنگ ایران

2 دتنشجوی دکتری سازه،دانشگاه علم و فرهنگ تهران

3 دانشکده مهندسی عمران - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

10.24200/j30.2020.55163.2711

چکیده

روش اتورگرسیو یکی از ساده ترین روش ها در حوزه شناسایی پارامتر های مودال می باشد. با این وجود نیاز به حداقل m حسگر به منظور شناسایی m مود از سازه یکی از مشکلات اصلی این روش به حساب می آید؛ همچنین کاربرد این روش همانند دیگر روش های موجود در این حوزه به سیگنال های ایستا محدود شده است. با هدف فایق آمدن بر مشکلات فوق ، روش اتورگرسیو با روش تجزیه ارتعاشات هیلبرت، به منظور نایل شدن به یک روش ارتقاء یافته شده ترکیب می شود. کارایی و عملکرد روش ارائه شده از طریق دو مثال عددی و یک مثال صحت سنجی مورد ارزیابی قرار می گیرد. در پایان با انجام یک آزمایش مودال، پارامترهای مودال پایه نگهدارنده یک پل سگمنتی به دست می آید. نتایج نشان می دهد که روش ارائه شده با دقت بسیار خوبی قادر به استخراج پارامترهای مودال سازه می باشد؛ همچنین عملکرد روش ارائه شده در مواجهه با پاسخ های ناایستا به مراتب بهتر از روش های رایج در این حوزه می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Ali Nikkhoo 1
  • Hossein Karegar 2
  • Reza Karami Mohammadi 3
1 Associate Professor, University of Science and Culture
2 PhD Candidate, University of Science and Culture
3 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 in autoregressive method is that for identification of m modes of a structure at least m sensors is 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 is 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, 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 estimates 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 the other relevant methods which dealing with the 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 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