[发明专利]时变结构参数识别方法、存储介质及设备

说明书

时变结构参数识别方法、存储介质及设备，属于土木工程消能减震技术领域。为了解决现有的识别方法不能对应用在抗震结构系统中的粘滞阻尼器的参数进行准确识别的问题。本发明首先确定抗震结构系统对应的初始状态向量及初始状态量协方差，并基于无迹卡尔曼滤波器算法进行初步识别，该过程中需要计算每步对应的灵敏参数η_k并绘制时程曲线，如果时程曲线有峰值脉冲出现，则基于自适应遗忘因子的无迹卡尔曼滤波器算法进行识别，此过程中，如果η_k≥η₀，基于遗忘因子修正量测预测协方差、互协方差及状态量协方差，并更新卡尔曼增益矩阵和第k时间步的状态量，直到循环结束，获得识别过程状态量中待识别参数。用于时变结构的参数识别。

技术领域：

本发明属于土木工程消能减震技术领域，涉及一种时变结构参数识别方法、存储介质及设备。

背景技术：

传统结构抗震方法是通过增强结构本身的强度、刚度等抵抗地震作用，即由结构本身储存和消耗地震能量，这是被动消极的抗震对策。由于地震的随机性，尚不能准确地估计地震灾害作用的强度和特性。因此，按照传统抗震方法设计的结构不具备自我调节功能，在地震或风荷载作用下很可能产生严重破坏或倒塌。结构耗能减震技术通过在结构物的某些部位设置耗能装置，通过耗能装置来吸收地震输入结构中能量，以减小主体结构的响应。

液体粘滞阻尼器是结构地震保护装置中常用的被动耗能装置，通过粘滞液体与活塞头之间摩擦产生能量耗能，在较大的频率范围内都呈现比较稳定的阻尼特性。液体粘滞阻尼器为速度相关型阻尼器，其在最大位移下受力为零，最大受力情况下位移为零，这一特性对减小结构的反应十分有利，且粘滞阻尼器对结构不产生附加刚度，不影响结构动力特性，从而能够较好的保护主体结构使其在大震中免受严重损伤。

但液体粘滞阻尼器在极端荷载作用下，活塞的位移行程可能会超过其可允许的行程范围，造成活塞冲击油缸及油缸与两边支座发生碰撞，导致阻尼器破坏，失去耗能能力和阻尼作用，进而导致主体结构发生破坏。通常，可以通过在阻尼器中设置金属弹簧或者填充惰性气体来提供弹性恢复力以减小活塞对阻尼器的冲击力，但金属弹簧刚度系数为常数，若刚度系数过小则不能解决该问题，而刚度系数过大又会影响阻尼器的耗能能力，且金属弹簧的疲劳性能较差，应用效果不理想。惰性气体对阻尼器的密封要求较高，且填充工序复杂，经济效果不理想。此外，粘滞阻尼器为速度依赖型阻尼器，在外部激励的速度较低时，其耗能能力表现不足。

在实际工程应用中，除了要保证结构的适用性、可靠性及经济性外，还要实时监测结构的健康状态，保证结构的安全性。当遭受地震等极端荷载作用时，结构参数可能表现出时变性，即结构的刚度、阻尼等参数在极端荷载作用过程中可能发生变化，比如刚度下降、阻尼减小等。而实际安装传感器时，由于受安装位置、结构尺寸及施工技术等限制，不可能采集到完备的结构响应信息。因此，面对系统非线性、测试信息不完备、模型误差及环境噪声干扰等问题，准确跟踪和识别结构的时变参数，发展智能预警系统迫在眉睫。同时，液体粘滞阻尼器的阻尼力与位移之间是非线性关系，构造阻尼器力学模型，并基于不完备观测信息识别阻尼模型参数，跟踪模型参数的变化，对于优化阻尼器结构设计、评估阻尼器工作状态、判断阻尼器参数是否满足出厂要求以及及时发现阻尼器异常并预警等方面具有重要意义。阻尼器的正常工作是确保结构在极端荷载作用下有效耗能减振的关键，是保障结构安全、人民生命财产安全的保护伞。

发明内容：

本发明为了解决现有的识别方法不能对应用在抗震结构系统中的粘滞阻尼器的参数进行准确识别的问题，进而提出一种时变结构参数识别方法。

时变结构参数识别方法，包括以下步骤：

针对使用粘滞阻尼器的抗震结构系统，确定抗震结构系统对应状态的初始值，并组成初始状态向量χ₀，并确定初始状态量的协方差矩阵，简称初始状态量协方差P₀；其中χ₀和P₀分别称作第0时间步的状态量和状态量协方差；抗震结构系统对应状态包括待识别的参数；