شناسايي پارامترهاي مودال سازه برشي با استفاده از توابع Block-Pulse

شناسايي سيستم در سال هاي اخير با پيشرفت آزمايش هاي ديناميكي سازه، يكي از روش هاي مفيد جهت پايش سلامتي و اكتشاف خرابي سازه ها تحت بارهاي ارتعاشي به حساب مي آيد. شناسايي پارامترهاي ديناميكي سازه بر اساس اطلاعات تحريك و پاسخ سازه صورت مي گيرد و شامل پارامترهاي فيزيكي- ديناميكي همانند ماتريس هاي جرم، سختي، ميرايي و پارامترهاي مودال از جمله فركانس هاي طبيعي، نسبت هاي ميرايي و اشكال مودي سازه مي شود. ميزان موفقيت در شناسايي خرابي سازه ها بر اساس داده هاي حاصل از آناليز هاي ديناميكي تجربي بشدت وابسته به دقت الگوريتم شناسايي پارامترهاي ديناميكي سازه بوده و تعريف يك مدل قابل اعتماد كه بتواند رفتار سازه را در طول زمان توصيف و ارزيابي كند، از ملزومات اساسي در زمينه كنترل فعال سازه مي باشد. همچنين به روز رساني مدل اجزاء محدود و ارزيابي ايمني سازه پس از بارگزاري هاي شديد نياز به انجام عمليات شناسايي سيستم دارند. بنابراين شناسايي سيستم از مباحث مهم در مهندسي عمران بوده و ارائه ي روش هاي كارآمد و دقيق در اين زمينه همواره مورد توجه محققين قرارگرفته است. توابع Block-pulse (BP) از جمله توابع متعامد هستند كه از سري آنها براي تقريب انواع توابع استفاده مي شود. اين توابع ابزاري مفيد و قدرتمند در مهندسي سيستم و پردازش سيگنال از جمله آناليز، تجزيه، شبيه سازي، تبديل، كنترل و شناسايي انواع سيستم هاي ديناميكي مي باشند. توابع BP با توجه به تعاريف صريح و ساده اي كه دارند ميتوانند فرمول بندي ساده اي از مسائل پيچيده ارائه دهند. اين توابع به دليل ماهيت ساده و سرعت عملياتي بالا و در عين حال توان تقريب دقيق در مقايسه با ساير توابع متعامد از اهميت ويژه برخوردارند. در اين مقاله، معادلات فضاي حالت سيستم ديناميكي سازه بر اساس ضرايب BP ورودي- خروجي و ماتريس عملگر BP به معادلات بازگشتي جبري در حوزه يBP تبديل شده است كه كمينه سازي اين معادلات با استفاده از الگوريتم حداقل مربعات منجر به تخمين ماتريس سيستم معادله حالت مي شود و پارامترهاي مودال سازه شامل فركانس هاي طبيعي و نسبت هاي ميرايي بر اساس مقادير ويژه ماتريس سيستم شناسايي مي شوند. به منظور ارزيابي دقت و اعتبار روش پيشنهادي قاب برشي چهار طبقه مجهز به حسگر در كليه طبقات و تحت ارتعاش در تراز پي به عنوان شبيه سازي عددي ارائه شده است. نتايج نشان مي دهد كه با استفاده از توابع BP در فرآيند شناساي مي توان ضمن ساده سازي و كاهش هزينه ي محاسباتي، پارامترهاي ديناميكي سازه را با دقت بسيار بالايي شناسايي كرد.