基于多阶段抽样技术的随机减量法.pdfVIP

第28卷第3期 土 木 工 程 与 管 理 学 报 Vol_28No．3 2011年 9月 JournalofCivilEngineeringandManagement Sep．2011 基于多阶段抽样技术的随机减量法 史文海 ，李正农 (1．温州大学 建筑与土木工程学院，浙江 温州 325035； 2．湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082) 摘 要：将多阶段抽样技术应用于随机减量法中随机减量信号的提取 ，用以解决结构振动参数识别中计算量较 大的问题。数值算例和工程实例结果表明，该方法可在大大减小计算工作量的同时较准确的识别出结构振动 参数。 关键词：随机减量法； 随机振动； 多阶段抽样 ； 振动参数 中图分类号：TU311．4 文献标识码：A 文章编号：2095-0985(2011)03-0178-05 随机减量法是由Cole提出并发展起来的 ， 抽取若干个一阶单位，再从抽中的各一阶单位中 为通过时间平均，从随机振动信号中提取 自由衰 抽取若干个二阶单位，进行调查观测和抽样推断。 减响应来识别结构系统的振动参数。ChiuJK和 如果抽样是按更多阶段进行，那么可以继续从抽 史文海等对随机减量法作了较为详尽的论述，并 中的各二阶单位中抽取三阶单位，再从各三阶单 开展了相关探索性研究 。该方法只需有结构 位中抽取四阶单位，……，以最后阶段单位作为样 响应信号，简单易行，物理意义明确，在结构振动 本的基本单位，这就形成了多阶段抽样。各阶段 参数识别等方面得到了广泛应用。如，KareemA 单位中所含有的次一阶单位数，可以是相同，也可 和LiQs等利用随机减量法分析了土木结构的 以不同。各阶段抽样的方法，可以采用等概率的， 阻尼特性 ’。 也可以是不等概率的，可以按简单随机抽样，也可 在进行随机减量信号提取时，一般来说截取 以按其他抽样形式 (如等距抽样)。 的子信号段数越多，模态参数识别的准确性就越 二阶抽样类似于分层抽样和整群抽样 ，即要 好。但是由于截取的子信号段数越多，其计算工 将总体划分为若干部分，然后从这些部分中抽取 作量就越大。当处理的结构响应信号很长时，就 样本单位，但二阶抽样又明显区别于分层抽样和 会出现子信号段数量很大的情况。为了减小计算 整群抽样，二阶抽样在技术上是整群抽样与分层 量往往只抽取一部分子信号段进行振动参数的识 抽样的综合，它们的比较如表 1所示。 别，这里就出现了如何抽取具有代表性的子信号 表 1 二阶抽样与分层抽样、整群抽样的比较 段的问题。因此，本文提出了将多阶段抽样技术 与随机减量法结合起来进行振动参数识别，用以 解决计算工作量大和如何提取具有代表性的子信 号段用以提高振动参数识别精度的问题 。 多阶段抽样保持了整群抽样的样本相对集 1 多阶段抽样方法 中、便于调查、节省费用等优点，同时又避免了对 小单元过多调查造成的浪费，能充分发挥抽样调 1．1 多阶段抽样原理 查的优点。同时，实施多阶段抽样有利于提高抽 在多阶段抽样方法中常用的为二阶段抽样方 样估计的精度。如，对于规定的样本单位数若采 法 。二阶段抽样是将一个很大的总体划分为 用整群抽样 ，由于样本单位相对集中，降低了样本 若干样本群