شناسايي لحظه اي سيستم در سازه هاي هوشمند به كمك روش آناليز اجزاي پراكنده برمبناي تبديل موجك

Real time system identification in smart structures using wavelet transform based sparse component analysis

اخيرا شناسايي لحظه اي سازه ها تنها براساس خروجي اندازه گيري شده حين ارتعاش مورد توجه خاصي قرار گرفته است. يكي از روش هاي قدرتمند شناسايي آفلاين سيستم، روش آناليز اجزاي پراكنده مي باشد كه در زيرمجموعه روشهاي شناسايي كور منبع (BSI) قرار دارد. اين روش با انتقال پاسخهاي ديناميكي سازه از حوضه زماني به فركانسي موجب پراكندگي دادهها شده و بر اساس آن پارامترهاي مودال سيستم شناسايي مي گردد. در بخش انتقال داده ها به حوضه فركانسي وجود مشكلاتي از قبيل حجم زياد داده ها و نياز به تغيير مداوم ابعاد پنجره هاي زماني با توجه به تغييرات ورودي امكان شناسايي لحظه اي سيستم را دچار مشكل جدي مي نمايد. براي حل اين چالش، در اين پژوهش يك روش آناليز اجزاي پراكنده توسعه يافته برمبناي انتقال موجك (WT-SCA) به منظور شناسايي لحظه اي سيستم پيشنهاد مي گردد. در ادامه، با بكارگيري WT-SCA و يك ميراگر جرمي تنظيم شونده نيمه فعال (STMD) الگوريتمي براي توسعه يك سازه هوشمند ارايه مي شود؛ به طوري كه اگر در اثر تحريكات محيطي شديد در پارامترهاي مودال سازه تغييري ايجاد شود مشخصات مكانيكي STMD به كمك WT-SCA به گونه اي تنظيم مجدد مي گردد كه همواره در برابر اين تغييرات مقاوم و پايدار باشد. ارزيابي عملكرد و دقت روش پيشنهادي از طريق مثالهاي عددي انجام مي گيرد. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه WT-SCA با دقت قابل قبول سيستم را به صورت لحظه اي شناسايي و پاسخ هاي ديناميكي سازه مجهز به STMD را نيز به طور موثري كاهش مي دهد.

Recently, output only based real time identification of structures has attracted attention. One of the powerful offline system identification is the sparse component analysis (SCA) methods which are essentially a subset of blind source identification methods. This methods by transferring the dynamic response of the structure from time domain to frequency domain results in sparsity of the data and identifies the modal parameters of the system. In transferring data to the frequency domain, issues such as high data volume and continuous need for changing the time windows according to the variations in the input data result in limitations for real time identification. To overcome these problems, in this study, a wavelet transform-based sparse component analysis (WT-SCA) method is proposed for real time identification of structures. Then, using the proposed WT-SCA method and a semi-active tuned mass damper (STMD), an algorithm is proposed for developing a smart structure in a way that if any changes tend to occur in modal parameters of the structure due to a strong environmental excitation, the mechanical characteristics of the STMD using the WT-SCA method are retuned such that the system is stable and quite robust against the variations. The performance and accuracy of the proposed method are evaluated using numerical examples. Results demonstrate that the WT-SCA identities the real-time system state of the system with acceptable accuracy and reduces the dynamic response of structures equipped with STMD device effectively.