بررسی عملکرد روش‌های تجزیه حوزه فرکانس و انتقال‌پذیری چگالی طیف توان در حضور نویز سفید

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی
کد مقاله : 4452-IRAST
نویسندگان
1تبریز-شهرک باغمیشه-میدان خانه چوبی-مجتمع مسکونی زمرد-بلوک 26-طبقه 4
2تبریز - بلوار 29 بهمن - دانشگاه تبریز - دانشکده مهندسی عمران
3دانشگاه تبریز
چکیده
تحلیل مودال عملیاتی به عنوان یکی از شاخه‌های کاربردی و اجرایی شناسایی سیستم، نقش بسیار مهمی در استخراج و تعیین مشخصات دینامیکی سازه‌ها مبتنی بر نتایج آزمایشات ارتعاش محیطی ایفا می‌کند. یکی از روش‌های شناخته شده تحلیل مودال عملیاتی، روش تجزیه حوزه فرکانس (FDD) می‌باشد که مبتنی بر خروجی تنها و با تأکید بر ورودی نویز سفید، به شناسایی پارامترهای مودال سیستم‌های سازه‌ای می‌پردازد. در سال‌های اخیر، رویکرد جدیدی تحت عنوان تحلیل مودال عملیاتی مبتنی بر انتقال‌پذیری (TOMA) نیز معرفی و ارائه شده است که در آن هیچ محدودیتی برای تحریکات ورودی سیستم در نظر گرفته نمی‌شود. از مهم‌ترین روش‌های این رویکرد مؤثر، می‌توان به روش تجزیه مقدار تکین ماتریس‌ انتقال‌پذیری چگالی طیف توان (PSDTM-SVD) اشاره نمود. در مقاله حاضر، به منظور بررسی و مقایسه عملکرد روش‌های FDD و PSDTM-SVD در حضور نویز سفید، از پاسخ‌های لرزه‌ای یک سیستم 5 درجه آزادی تحت تحریک زلزله لوما پرییتا با نسبت‌های مختلف سیگنال به نویز استفاده شده است. مقایسه نتایج نشان می‌دهد که روش انتقال‌پذیری PSDTM-SVD نسبت به روش FDD از عملکرد بهتری در شناسایی مودهای ارتعاشی سیستم برخوردار است، به طوریکه با افزایش میزان نویز در پاسخ‌های سیستم، پیک‌های مودی شاخص‌تری در طیف‌های مربوطه حاصل می‌شود. این در حالیست که در روش FDD با افزایش سطح نویز در سیگنال، تغییر محسوسی در طیف‌های اولین مقدار تکین ایجاد نشده است.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Investigation of the performance of frequency domain decomposition and power spectral density transmissibility methods in the presence of white noise
Authors
Majid Damadipour, Reza Tarinejad, Mohammad Hossein Aminfar
Abstract
The operational modal analysis as one of the applied and executive branches of system identification plays a very important role in extracting and determining the dynamic characteristics of structures based on the results of ambient vibration tests. One of the well-known methods of operational modal analysis is frequency domain decomposition (FDD) that identifies the modal parameters of the structural systems based on output only, with emphasis on white noise input. In recent years, a new approach, called Transmissibility based Operational Modal Analysis (TOMA), has also been introduced in which there is no limit to the input excitations of the system. One of the most important methods of the effective approach is singular value decomposition of the power spectral density transmissibility matrix (PSDTM-SVD). In the present paper, seismic responses of a 5DOF system under the excitation of Loma Prieta earthquake with the different signal to noise ratios are used to investigate and compare the performance of FDD and PSDTM-SVD methods in the presence of white noise. Comparison of the results indicates that the PSDTM-SVD transmissibility method has a better performance than the FDD method in identifying the vibrational modes of the system, so that by increasing the noise level in the system responses, the more prominent modal peaks are obtained in the spectra. However, in the FDD method, no appreciable change is made in the first single value spectra by increasing the noise level in the signal.
Keywords
Operational modal analysis, Frequency domain decomposition, white noise, Power spectral density transmissibility matrix