利用卡式過濾理論進行線上外力識別

Abstract (In Chinese) 本研究介紹不同之外力識別法,以藉由量測所得之系統反應評估作用於系統之外力歷時。當施加之外力不影響量測方程式,亦即量測反應為位移或速度時,(1) RLS-KF Method、(2) Modified KF Input ID Using State Estimation、(3) Input Estimation through Direct Operation & Covariance Filtering 和 (4) Observer Technique for Unknown Input Estimation 等四種方法將應用於外力之計算。而 KF for Input ID Using Acceleration Responses 這個方法應用於外力同時影響到狀態與量測方程式的情況,例如量測的反應為加速度時。 由數值模擬建立一個簡支梁結構系統,輸入隨機外力後運用狀態空間法建立系統反應後,以驗證上述的各種外力識別法。接著,當證明外力識別法的可行性後,將其實際應用於兩種不同的實驗。 首先,設計一個兩端固定的梁並均勻裝設應變計做為量測反應之感應器。因為應變計的體積小、質量輕,對結構的質量影響很小,因此可以靈活地安裝在欲關心量測之區域,而且應變計之造價遠低於位移計、速度計和加速度計等傳感器。因此將嘗試直接以應變作為外力識別之量測反應的可行性。 接著,將外力識別法應用於振動台之土壤─樁基礎互制實驗中。對土壤─樁基礎系統施予白噪音並量測系統反應,並以狀態空間法建立樁基礎之系統矩陣。最後,用介紹的外力識別法計算土壤─樁基礎系統之作用力大小。 實際應用提出之外力識別法於上述兩種實驗後,將比較其識別外力結果並討論各種外力識別法之優缺點。

作者:賴世銘