شناسایی پارامترهای مودال سازه برشی با استفاده از توابع Block-Pulse

شناسایی سیستم در سال های اخیر با پیشرفت آزمایش های دینامیکی سازه، یکی از روش های مفید جهت پایش سلامتی و اکتشاف خرابی سازه ها تحت بارهای ارتعاشی به حساب می آید. شناسایی پارامترهای دینامیکی سازه بر اساس اطلاعات تحریک و پاسخ سازه صورت می گیرد و شامل پارامترهای فیزیکی-دینامیکی همانند ماتریس های جرم، سختی، میرایی و پارامترهای مودال از جمله فرکانس های طبیعی، نسبت های میرایی و اشکال مودی سازه می شود. میزانموفقیت در شناسایی خرابی سازه ها بر اساس داده های حاصل از آنالیز های دینامیکی تجربی بشدت وابسته به دقت الگوریتم شناسایی پارامترهای دینامیکی سازه بوده و تعریف یک مدل قابل اعتماد که بتواند رفتار سازه را در طول زمان توصیف و ارزیابی کند، از ملزومات اساسی در زمینه کنترل فعال سازه می باشد. همچنین به روز رسانی مدل اجزاء محدود و ارزیابی ایمنی سازه پس از بارگزاری های شدید نیاز به انجام عملیات شناسایی سیستم دارند. بنابراین شناسایی سیستم از مباحث مهم در مهندسی عمران بوده و ارایه ی روش های کارآمد و دقیق در این زمینه همواره مورد توجه محققینقرارگرفته است. توابع (BP (pulse-Block از جمله توابع متعامد هستند که از سری آنها برای تقریب انواع توابع استفاده می شود. این توابع ابزاری مفید و قدرتمند در مهندسی سیستم و پردازش سیگنال از جمله آنالیز، تجزیه، شبیه سازی، تبدیل، کنترل و شناسایی انواع سیستم های دینامیکی می باشند. توابع BP با توجه به تعاریف صریح و ساده ای که دارند میتوانند فرمول بندی ساده ای از مسایل پیچیده ارایه دهند. این توابع به دلیل ماهیت ساده و سرعت عملیاتی بالا و در عین حال توان تقریب دقیق در مقایسه با سایرتوابع متعامد از اهمیت ویژه برخوردارند. در این مقاله، معادلات فضای حالت سیستم دینامیکی سازه بر اساس ضرایب BP ورودی- خروجی و ماتریس عملگر BP به معادلات بازگشتی جبری در حوزه یBP تبدیل شده است که کمینه سازی این معادلات با استفاده از الگوریتم حداقل مربعات منجر به تخمین ماتریس سیستم معادله حالت می شود و پارامترهای مودال سازه شامل فرکانس های طبیعی و نسبت های میرایی بر اساس مقادیرویژه ماتریس سیستم شناسایی می شوند. به منظور ارزیابی دقت و اعتبار روش پیشنهادی قاب برشی چهار طبقه مجهز به حسگر در کلیه طبقات و تحت ارتعاش در تراز پی به عنوان شبیه سازی عددی ارایه شده است. نتایج نشان می دهد که با استفاده از توابع BP در فرآیند شناسای می توان ضمن ساده سازی و کاهش هزینه ی محاسباتی، پارامترهای دینامیکیسازه را با دقت بسیار بالایی شناسایی کرد.

کلیدواژه ها:

شناسایی سیستم ، توابع Pulse-Block ، فضای حالت پیوسته زمان ، ماتریس عملگر ، مقادیر ویژه ، کمینه سازی