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研究生： 李勝源
Shin-Yuan Lee
論文名稱： 結構系統動態行為之系統建模與識別
指導教授： 張江南
Chiang-Nan Chang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 機械工程學系
Department of Mechanical Engineering
畢業學年度： 88
語文別： 中文
論文頁數： 116
中文關鍵詞： 系統建模 、系統識別 、結構動力
外文關鍵詞： System Modeling, System Identification, Structural Dynamics
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    • 建築物等之大型結構，無法利用激振器做為模態測試之輸入外力。傳統頻譜分析方法只能得到系統的自然頻率、阻尼比及模態振形，並不能建立系統的模型，而一般時域方法回歸分析求得的轉移函數模型在控制的應用上有其限制。
    本文藉由地震加速度值為系統輸入，大樓的各樓層加速度值為輸出響應，利用觀測器/卡曼濾波器識別法及特徵系統實現法做單輸入單輸出及單輸入多輸出的系統建模與識別。建立之狀態空間模型，為可觀、可控之最小實現，能有效降階至適當的最小階數，去除因雜訊造成不正確的模態及對系統影響較小的模態，且不會造成系統失真及不穩定的情況。可用於模態參數之識別、預測系統受外力之動態行為與結構之主動控制。
    以發生在民國八十五年三月五日之地震以及八十八年九二一集集大地震為實例，得到不錯的識別結果。

    中文摘要………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………Ⅱ 誌謝……………………………………………………………………Ⅲ 目錄……………………………………………………………………Ⅳ 圖目錄…………………………………………………………………Ⅵ 表目錄…………………………………………………………………Ⅹ 第一章 緒論…………………………………………………………1 1.1 研究目的………………………………………………………1 1.2 文獻回顧………………………………………………………1 1.3 本文架構………………………………………………………2 第二章 頻率域系統識別……………………………………………4 2.1 頻率響應函數…………………………………………………4 2.2 由輸入輸出訊號之離散傅利葉轉換求頻率響應函數………5 2.3 由相關函數之離散傅利葉轉換求頻率響應函數……………6 第三章 時間域系統建模與識別……………………………………8 3.1 狀態空間模型…………………………………………………8 3.1.1 連續時間狀態空間模型…………………………………8 3.1.2 離散時間狀態空間模型…………………………………9 3.2 加權序列敘述………………………………………………10 3.3 基本觀測器方程式…………………………………………12 3.4 計算馬爾柯夫參數…………………………………………16 3.4.1 系統馬爾柯夫參數………………………………………16 3.4.2 觀測器增益馬爾柯夫參數………………………………18 3.5 特徵系統實現………………………………………………19 3.5.1 實現的基本概念…………………………………………20 3.5.2 特徵系統實現演算法……………………………………20 3.6 模態座標與模態特性………………………………………23 3.6.1 模態座標…………………………………………………23 3.6.2 模態振幅一致性…………………………………………25 3.6.3 模態奇異值………………………………………………25 第四章 系統識別實例……………………………………………26 4.1 結構物及訊號說明…………………………………………26 4.2 系統建模與識別程序………………………………………27 4.2.1 訊號前處理………………………………………………27 4.2.2 以頻率域方法做為初步分析……………………………27 4.2.3 系統建模與參數識別……………………………………28 4.3 單輸入單輸出系統建模與識別之結果……………………29 4.3.1 民國85年3月5日地震之識別結果………………………29 4.3.2 民國88年9月21日地震之識別結果……………………30 4.4 單輸入多輸出系統建模與識別之結果……………………32 4.4.1 民國85年3月5日地震之識別結果………………………32 4.4.2 民國88年9月21日地震之識別結果……………………34 4.5 識別結果分析………………………………………………36 第五章 結論………………………………………………………38 參考文獻…………………………………………………………40

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    14. Kashani, R., “The Innovations Approach to Experimental Modeling of Flexible Structure,” Journal of Vibration and Acoustics, Vol.120, July 1998, pp. 689-694.
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