[发明专利]一种非平稳随机过程高效模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于随机信号模拟领域，具体地说，涉及一种非平稳随机过程高效模拟方法。

背景技术

在工程实践中，诸如极值风、地震动以及海浪等激励都呈现出明显的非平稳特征。而这些激励通常可被描述为零均值的非平稳随机过程，并且用Priestly所定义的演化功率谱(EPSD)来描述(Priestley M B.Evolutionary spectra and non-stationary processes[J].Journal of Royal Statistical Society,1965,Series B,27:204-237.)。在采用时域方法进行非平稳随机响应分析时，基于演化功率谱的非平稳随机过程模拟是不可或缺的。

由于方法的精确性，基于谱表示法的非平稳随机过程模拟被广泛应用在工程领域，如地震动(钟菊芳，赵思烔，胡晓.基于时变功率谱的非平稳加速度时程合成研究[J].水利发电,2011,37(8):85-89.ZHONG Jufang,ZHAO Sitong,HU Xiao.Method of nonstationary ground motion synthesizing based on evolutionary power spectra[J].Water Power,2011,37(8):85-89.)和极值风(Huang G,Chen X,Liao H,Li M.Predicting tall building response to nonstationary winds using multiple wind speed samples[J].Wind and Structure,2013a,17(2):227-244.)的模拟等。然而，由于演化功率谱的时变性，该方法不能采用FFT技术来提高模拟效率(Deodatis G.Non-stationary stochastic vector processes:seismic ground motion applications[J].Probabilistic Engineering Mechanics,1996b,11:149-168.)，从而限制了其在工程领域中的应用。为此，研究者通过对演化谱进行处理，提出了一些可以使用FFT的快速算法，如Li和Kareem基于随机分解概念提出的模拟方法和Huang提出的基于小波解耦的谱表示模拟方法(Huang G.An efficient simulation approach for multivariate nonstationary process:hybrid of wavelet and spectral representation method[J].Probabilistic Engineering Mechanics,2014,37,74-83.)等，但这些方法存在精度相对不高、效率相对较低等缺点。