基于新息自适应卡尔曼滤波算法的多类型结构响应重构

来源：计算力学学报杂志2023年第5期北京时间：

作者：丁怡渊,殷红,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,兰州交通大学 机电工程学院, 兰州 730070

摘要：为改善传统卡尔曼滤波KF (Kalman filter)算法在过程噪声方差和测量噪声方差未知的情况下响应重构精度降低甚至发散的问题,提出了一种基于新息自适应卡尔曼滤波IAKF (innovation-based adaptive Kalman filter)算法的多类型响应重构方法。首先根据新息统计特性对卡尔曼滤波增益和状态估计误差协方差矩阵进行实时自适应调整;然后利用有限测点的加速度传感器的测量数据,结合模态法对结构各个位置的加速度、速度、位移以及应变进行响应重构;最后对起重机桁架和简支梁分别进行数值模拟和试验分析。结果表明,该方法能够有效地调整过程噪声方差并估计测量噪声方差,未测点的重构响应时程曲线与计算响应或测量响应时程曲线吻合良好。

关键词：未知噪声方差,卡尔曼滤波算法,有限测点,多类型响应重构,

基金资助：国家自然科学基金(62161018);甘肃省优秀研究生"创新之星"(2022CXZX-520)资助项目.