This study aimed to develop a virtual sensing algorithm of structural vibration for the real-time identification of unmeasured information. First, certain local point vibration responses (such as displacement and acceleration) are measured using physical sensors, and the data sets are extended using a numerical model to cover the unmeasured quantities through the entire spatial domain in the real-time computation process. A modified time integrator is then proposed to synchronize the physical sensors and the numerical model using inverse dynamics. In particular, an efficient inverse force identification method is derived using implicit time integration. The second-order ordinary differential formulation and its projection-based reduced-order modeling is used to avoid two times larger degrees of freedom within the state space form. Then, the Tikhonov regularization noise-filtering algorithm is employed instead of Kalman filtering. The performance of the proposed method is investigated on both numerical and experimental testbeds under sinusoidal and random excitation loading conditions. In the experimental test, the algorithm is implemented on a single-board computer, including inverse force identification and unmeasured response prediction. The results show that the virtual sensing algorithm can accurately identify unmeasured information, forces, and displacements throughout the vibration model in real time in a very limited computing environment.


翻译:这项研究旨在为实时识别非计量信息开发结构振动的虚拟遥感算法。首先,使用物理传感器测量某些局部点振动反应(如移位和加速),并使用数字模型扩大数据集,以涵盖实时计算过程中整个空间域的未测量数量;然后提议修改时间集成器,以同步物理传感器和数字模型,使用反动动态进行同步;特别是,使用隐含的时间集成,得出有效的反动力识别方法。第二阶普通差分配制及其基于预测的降序建模,用来避免州空间形式内自由度提高2倍以上。然后,使用Tikhonov规范噪音过滤算法,而不是Kalman过滤法。对拟议方法的性能进行了调查,以在正弦和随机加载条件下的数字试验床和实验试验床进行同步。在实验测试中,对单机计算机采用算法,包括反动力识别和不测算响应预测。结果显示,虚拟测算算算算算算算法可以准确确定在真实环境中的不测得性的信息、力、迁移和测距。

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