自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波的结构响应重构

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：路金涛,彭珍瑞

单位：兰州交通大学 机电工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学 机电工程学院, 兰州 730070,兰州理工大学 机电工程学院, 兰州 730050

摘要：针对固定窗口估计噪声方差的卡尔曼滤波方法在结构响应重构时窗口长度由经验选取导致重构精度降低的问题,提出了一种自适应窗长改进Sage-Husa卡尔曼滤波ISHKF(improved Sage-Husa Kalman filter)算法的结构响应重构方法。首先,对卡尔曼滤波先验误差协方差矩阵应用UD分解以保证其正定性,根据测量先验误差自适应调整窗口长度,再应用Sage-Husa时变噪声估计器,实现测量噪声和系统噪声的同步调节。然后,根据已知的部分加速度响应,结合模态叠加法重构加速度、速度和位移响应。最后通过某动车组齿轮箱的C型支架、二维桁架结构数值仿真和简支梁试验来验证方法的可行性。结果表明所提方法可实现自适应窗长未知噪声方差估计下的结构响应重构,与移动窗卡尔曼滤波方法相比,重构精度更高。

关键词：Sage-Husa卡尔曼滤波,结构响应重构,噪声方差估计,UD分解,

基金资助：国家自然科学基金(62161018)资助项目.