Online Damage Detection in Structural Systems: Applications of Proper Orthogonal Decomposition, and Kalman and Particle Filters

این تک نگاری کاربرد فیلترهای بیزی بازگشتی را در پایش سلامت سازه به طور عمیق ارزیابی می کند. اگرچه روش ها و الگوریتم های مورد استفاده در اینجا در زمینه کنترل خودکار به خوبی تثبیت شده اند، اما کاربرد آنها در حوزه مهندسی عمران تا به امروز محدود بوده است. بنابراین این مونوگراف به عنوان مرجعی برای مهندسین سازه و عمران که مایل به انجام تحقیقات در این زمینه هستند در نظر گرفته شده است. برای این منظور، مفاهیم اصلی زیربنای خانواده‌های کالمن و فیلترهای ذرات از طریق توضیحات درون متن و مثال‌های عددی متعدد مورد بررسی قرار می‌گیرند. محدودیت‌های اصلی کاربرد آن‌ها در نظارت بر ساختمان‌های بلند مورد بحث قرار می‌گیرد و راه‌حلی مبتنی بر هم‌افزایی مدل‌سازی سفارش کاهش‌یافته (بر اساس تجزیه متعامد مناسب) و تخمین بیزی پیشنهاد می‌شود. عملکرد و اثربخشی الگوریتم پیشنهادی از طریق ارزیابی‌های شبه تجربی نشان داده می‌شود.

This monograph assesses in depth the application of recursive Bayesian filters in structural health monitoring. Although the methods and algorithms used here are well established in the field of automatic control, their application in the realm of civil engineering has to date been limited. The monograph is therefore intended as a reference for structural and civil engineers who wish to conduct research in this field. To this end, the main notions underlying the families of Kalman and particle filters are scrutinized through explanations within the text and numerous numerical examples. The main limitations to their application in monitoring of high-rise buildings are discussed and a remedy based on a synergy of reduced order modeling (based on proper orthogonal decomposition) and Bayesian estimation is proposed. The performance and effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated via pseudo-experimental evaluations.