Ein adaptiertes Polyreferenz-Verfahren und seine Anwendung in der Systemidentifikation

Huth, Olaf

Die vorliegende Arbeit gliedert sich in das Gebiet der Systemidentifikation ein. Besonderes Augenmerk wird auf die Detektion, die Lokalisierung und die Quantifizierung von Systemveränderungen gerichtet. Für diese Ziele werden -basierend auf Schwingungsmessungen- modale Parameter sowie Ein- und Ausgangsgrößen im Frequenzbereich extrahiert. Die in dieser Arbeit entwickelte Adaption des Polyreferenz-Verfahrens beruht auf einer veränderten Bestimmung der Fundamentalmatrix mit Hilfe der verallgemeinerten Singulärwertzerlegung. Eine Vorfilterung, die eine Reduktion der Frequenzanteile im Signal bewirkt, ist dabei Voraussetzung. Diese basiert auf dem Einsatz rekursiver Filtertechiken und der einfachen Singulärwertzerlegung. Als Resultat können modale Parameter auch im Falle, wenn eng benachbarte und verrauschte Signalanteile vorliegen oder nur wenige Mess- und Anregungspunkte zur Verfügung stehen, präzise bestimmt und damit au! ch sehr geringe Syemveränderungen detektiert werden. Die mit dem adaptierten Polyreferenz-Verfahren extrahierten modalen Parameter werden in der Lokalisierung von Systemveränderungen eingesetzt. Zur Betimmng modaler Parameter auch an realen Bauwerken wird die Konstruktion eines Impulshammers vorgestellt. Besonderes Gewicht wird dabei auf die Gestaltung des Erregerkraftspektrums gelegt. Die Arbeit enthält eine mögliche Vorgehensweise zum Abgleich von Finite-Elemente Modellen. In vielen praxisnahen Fällen sind weit weniger modale Parameter vorhanden, als freie, zum Abgleich bestimmte Parameter gesucht werden. Das Gleichungssystem ist schlechtgestellt und benötigt eine Regularisierung. Eine andere Möglichkeit zur Korrektur von Rechenmodellen bietet das Projektive Eingangsgrößenverfahren, das auf der Basis unvollständig gemessener Ein- und Ausgangsgrößen arbeitet. In einer Versagenswahrscheinlichkeitsstudie wird die Robustheit des Verfahrens gegenüber! Rauscheinflüssen untersucht.

This PhD thesis is related to the field of system identificaton focusing on detection of occurence, localisation and amount assessment of damage. This is done as well by extraction of modal parameters as input- and output residuals from vibration measurements. The presented work describes a developed adaption of the polyreference-procedure. It is based on a determination of the fundamental matrix by using the generalized singular value decomposition. A pre-filtering of the time series which kept the signals in a narrow frequenvy band higly supports this application. Two kinds of filter techniques can be combined: The classical way of recursive filter technique and the tool of the singular value decomposition. Therefore, modal parameters can be determined precisley in different cases if the data are strongly corrupted by noise, only few measuring- and excitation points are available, close-spa! ced frequency parts appear in the signal. This facts allow the detection of small structural changes in dynamic systems. The modal parameters extracted by the adapted polyreference-procedure are applied to localise the damage. For the extraction of modal parameters on real structures the construction of an impact hammer is presented with particular respect to the configuration of the excitation spectra. This work contains a possible way for a finite element model updating. In many relevant cases, if much more free parameters are searched than modal parameters are available, this problem is ill-posed and needs regularisation. The Projective Input Residual Method (PIRM) follows another way to correct computational models. It is operational on the extraction of input- and output residuals. Within a reliability study the robustness of the PIRM against noise influences is investigated.

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Huth, Olaf: Ein adaptiertes Polyreferenz-Verfahren und seine Anwendung in der Systemidentifikation. 2004.

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