[发明专利]一种非线性系统参数识别方法、装置、设备及介质

说明书

本发明公开了一种非线性系统参数识别方法、装置、设备及介质，方法包括：获取系统线性固有频率、阻尼系数和非线性刚度系数，构建结构的非线性系统方程；根据所述非线性系统方程，构建响应功率谱密度函数的计算式和测量值；获取结构的参数初始值和响应灵敏度矩阵；根据所述测量值、所述参数初始值以及所述响应灵敏度矩阵进行迭代处理，确定非线性系统参数。本发明能减少系统由于过于简化建模引入的模型误差，提高结构健康监测技术的可靠性，可广泛应用于数据处理技术领域。

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其是一种非线性系统参数识别方法、装置、设备及介质。

背景技术

随着社会的发展，全国乃至世界各地出现了大量土木建筑结构，包括常规的楼房、路桥，还有诸多大型的复杂结构。这些土木建筑结构的出现为人们的生产生活提供了便利，但是也会由于各种因素导致一些可能的安全问题。例如，台风、地震、海啸、泥石流等各种环境气候因素可能会对结构产生不利的影响，超载、交通事故等可能导致路桥结构发生破坏等。这些情况都是普遍存在的，对土木结构进行健康监测，及时获取其状态变化从而保障人民生命财产安全就显得尤为重要。因此，近年来健康状况监测也引起了众多学者和研究人员的关注。

目前对于结构健康状况监测，通常是将结构建模为线性动力学系统，将结构损伤和相关的关键属性参数化，利用结构上布置的传感器收集到的一段时间的响应数据(如位移、速度、加速度数据等)，将系统的相关参数识别出来，通过监测相关参数的变化从而实现工程结构健康状况的监测和诊断。诚然，将结构建模为线性动力学系统确实大大简化了工程实际问题，并成功解决了不少问题，推动了结构健康监测领域的发展。但是，工程实际中，非线性是普遍存在的，包括材料的本构非线性、结构大变形导致的几何非线性等等，忽略非线性因素，将工程结构简化处理很多时候也会导致重大的错误。因为非线性系统的动力学行为与线性系统的动力学行为是迥然不同的，例如，分岔、混沌、极限环等现象是普遍存在于非线性系统中，却完全不会出现在线性系统中。因此，在对工程结构建模时，考虑非线性因素是非常有必要的。此外，考虑到工程实际中，土木工程结构受到的作用通常是不确定的，例如风荷载、地震荷载、路桥表面不平导致过往车辆产生的荷载等，这些都是典型的随机荷载。对于随机荷载，无法事先确定其形式，只能掌握其相关的统计特性(均值、方差等等)，却又广泛存在于工程实际中。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种非线性系统参数识别方法、装置、设备及介质，以提高结构健康监测的可靠性。

本发明的第一方面提供了一种非线性系统参数识别方法，包括：

获取系统线性固有频率、阻尼系数和非线性刚度系数，构建结构的非线性系统方程；

根据所述非线性系统方程，构建响应功率谱密度函数的计算式和测量值；

获取结构的参数初始值和响应灵敏度矩阵；

根据所述测量值、所述参数初始值以及所述响应灵敏度矩阵进行迭代处理，确定非线性系统参数；

其中，所述非线性系统参数用于结构健康监测。

可选地，所述获取系统线性固有频率、阻尼系数和非线性刚度系数，构建结构的非线性系统方程，包括：

将获取到的系统线性固有频率、阻尼系数和非线性刚度系数作为待识别的系统参数；

根据所述待识别的系统参数构建非线性系统方程；

其中，所述非线性系统方程的表达式为：

其中，ω_n代表系统线性固有频率；β代表阻尼系数；ε代表非线性刚度系数；f(t)代表非线性系统方程；代表系统加速度；代表系统速度；x代表系统位移。

可选地，所述根据所述非线性系统方程，构建响应功率谱密度函数的计算式和测量值，包括：