基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別方法研究.pdf

1、由于工程結(jié)構(gòu)材料自身的老化、環(huán)境因素的影響、缺乏正常維護(hù)、使用荷載的變化和結(jié)構(gòu)損傷累積，大量工業(yè)與民用建筑和各種社會基礎(chǔ)設(shè)施在長期的服役過程中不可避免地存在性能退化和在極端情況下失效引發(fā)突發(fā)性災(zāi)難的可能性?；诮Y(jié)構(gòu)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對其使用性能和安全性進(jìn)行評估已經(jīng)成為國際土木工程界面臨的一項(xiàng)緊迫課題，結(jié)構(gòu)參數(shù)識別是其關(guān)鍵和核心問題之一。 作為一種非參數(shù)模型化方法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有以任意精度逼近任何線性和非線性函數(shù)關(guān)系的能力而在土木工程

2、結(jié)構(gòu)的時(shí)域識別和模型化中得到了廣泛的應(yīng)用。另一方面，作為一種時(shí)域線性回歸方法，自回歸滑動平均模型(ARMA模型)也可被用于識別的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別。本文通過結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程的離散解證明了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的等效性，提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型的新的參數(shù)識別方法，通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可靠性。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.在回顧典型的結(jié)構(gòu)參數(shù)識別方法的基礎(chǔ)上，介紹人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型這兩種時(shí)域

3、識別方法的原理。通過結(jié)構(gòu)運(yùn)動方程的離散解證明了它們具有相同的物理意義。 2.提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和ARMA模型直接運(yùn)用激勵和結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)時(shí)間序列的新型結(jié)構(gòu)參數(shù)識別方法。對本方法的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行了闡述，并用MATLAB編制了相關(guān)的程序。 3.通過一個多自由度數(shù)值模型在各種不同形式激勵下的加速度響應(yīng)和激勵力時(shí)間序列，識別了模型結(jié)構(gòu)的參數(shù)，驗(yàn)證了本方法的可行性。數(shù)值模擬結(jié)果表明，該方法可以較為精確識別結(jié)構(gòu)的剛度、阻尼參數(shù)。