[发明专利]一种高频底座力天平的动力校准方法

摘要

本发明公开了一种高频底座力天平的动力校准方法，包括以下步骤对测量信号x(t)进行白化得到白化后信号z(t)；寻求正交矩阵V，使得z(t)＝Vq(t)，进而得到分离信号q(t)；在模态坐标下，对分离信号进行固有频率和模态阻尼比识别；根据识别得到的参数，对分离信号进行修正；由分离信号逆推，得到修正后的气动荷载。本发明对耦合信号进行分离，对由分离得到的独立成分分量，结合气动力特征采用曲线拟合方法逐一对分离信号进行固有频率和模态阻尼比的识别，进而修正并消除了模态耦合系统的动力放大作用，最终得到真实的气动荷载谱密度矩阵，可最大程度地提高参数识别和相应HFFB动态信号校准的可靠性，为后续高层建筑原型风致响应的准确估计奠定重要基础。

主权项

一种高频底座力天平的动力校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对测量信号x(t)进行白化得到白化后信号z(t)；S2：寻求正交矩阵V，使得z(t)＝Vq(t)，进而得到分离信号q(t)；S3：在模态坐标下，对分离信号进行固有频率和模态阻尼比识别；S4：根据识别得到的参数，对分离信号进行修正；S5：由修正后的分离信号逆推，得到修正后的气动荷载；具体的，步骤S1中对测量信号x(t)进行白化的具体步骤是：S1‑1：计算x(t)的协方差矩阵Cx:Cx＝E[x(t)xT(t)]S1‑2：对Cx进行特征值分解，得到相应的特征向量矩阵E和特征值对角矩阵D；S1‑3：计算白化矩阵W：W＝D‑1/2ET假定Cx是正定的，其特征值均为正，从而保证白化矩阵W必然存在；S1‑4：计算白化后信号z(t)：z(t)＝Wx(t)；步骤S2的具体步骤是：S2‑1：计算延时相关矩阵Rz(τ)：Rz(τ)＝E[z(t)zT(t+τ)]；S2‑2：根据Rz(τ)计算Given旋转角度，然后由Given旋转角度组成旋转矩阵；S2‑3：判断旋转矩阵的非对角元素平方是否小于一给定正数ε，结论为是，执行步骤S2‑5；结论为否，执行步骤S2‑4；S2‑4：利用得到的旋转矩阵更新Rz(τ)、V，V给定初值为单位矩阵，执行步骤S2‑2；S2‑5：得到正交矩阵V，进而得到混合矩阵Φ＝W‑1V和分离矩阵B＝Φ‑1＝VTW；步骤S3的具体步骤是：S3‑1：计算第i阶分离信号qi(t)的功率谱密度S3‑2：计算无因次化的频响函数hi(f)：hi(f)=(1-(ffi)2+2ζiffii)-1]]>式中，fi和ζi分别为第i阶模态的固有频率和模态阻尼比，f为频率序列；S3‑3：计算第i阶模态气动力qr,i(t)的功率谱密度Sqr,i(f)=Sqi(f)|hi(f)|2;]]>S3‑4：拟合曲线使得原始曲线与拟合曲线的残差最小；ki和αi为常数；Δf为谱线频率间隔，(n1Δf,n2Δf)为参加拟合的频率范围；S3‑5：得到四个参数值fi、ζi、ki和αi。