基于小波的振动合成及小波降噪结构振动控制研究

论文摘要

利用小波合成地震波,提出以控制频带能量为标准并推导合成地震波的公式。运用抗震设计规范中的相关设计参数合成了地震波,并分析研究了在合成地震波时小波函数基的选取方法和阻尼比对合成结果的影响。结果表明,用小波重构合成的地震波能够反应地震波基本特性和场地特征周期,并具有很好的时频非平稳性。针对傅立叶变换的谐波合成脉动风的理论不足,首次提出一种小波重构合成脉动风方法,以控制频带能量为标准推导脉动风合成公式。通过计算机仿真分析,结果表明,小波重构合成的脉动风具有良好的时频非平稳性,能够反应脉动风特性;同时,分析了在合成脉动风时小波函数基的选取方法和分层数的选取。在土木结构振动控制研究中,通常采用人工地震波或实测地震波进行输入,这些地震波往往受到椒盐噪声、脉冲噪声、高斯噪声等多种高频噪声的干扰,影响了振动控制研究的效果。提出一种小波包降噪的处理方法,用以降低高频噪声干扰和简化地震波有效特征向量提取。把实测地震波与降噪处理的地震波应用在一般结构主动控制理论研究中,运用LQR控制算法,通过编制计算机程序进行仿真分析。分析结果表明:地震波经降噪处理前后主动控制地震响应变化非常小,控制系统对于实测地震波的干扰成分具有良好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 小波分析理论基础
• 2.1 小波的定义
• 2.1.1 连续小波变换的基本概念
• 2.1.2 离散小波变换的基本概念
• 2.2 几种常用的小波函数
• 2.2.1 Haar小波
• 2.2.2 Daubechies（dbN）小波
• 2.2.3 Morlet小波
• 2.2.4 Meyer小波
• 2.2.5 Gaussian小波
• 2.2.6 其它小波函数
• 2.3 小波变换的时频特性
• 2.3.1 Fourier分析及短时Fourier分析的时频特性
• 2.3.2 小波分析的时频特性
• 3 利用小波重构合成地震波方法及特性研究
• 3.1 概述
• 3.1.1 地震波特征
• 3.1.2 人工合成地震波
• 3.2 三角级数合成地震波
• 3.3 小波重构理论
• 3.4 小波重构合成地震波
• 3.4.1 小波重构地震波理论推导
• 3.4.2 地震加速度设计反应谱
• 3.5 实例分析
• 3.5.1 合成效果分析
• 3.5.2 小波函数对合成地震波的影响
• 3.5.3 阻尼比对合成地震波的影响
• 3.6 本章结论
• 4 基于小波重构的脉动风合成及特性研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 平稳高斯随机过程
• 4.1.2 非平稳高斯随机过程
• 4.2 谐波合成脉动风时程
• 4.3 小波重构理论
• 4.4 合成脉动风压
• 4.5 算例分析
• 4.5.1 合成效果分析
• 4.5.2 小波重构合成脉动风分层数的影响
• 4.5.3 小波函数对脉动风合成的影响
• 4.6 本章结论
• 5 振动控制研究中的小波包降噪处理
• 5.1 概述
• 5.2 土木工程结构振动控制研究现状及进展
• 5.2.1 被动控制
• 5.2.2 主动控制
• 5.2.3 混合控制
• 5.2.4 半主动及智能控制
• 5.3 小波包及其降噪技术
• 5.3.1 小波包分析及其算法
• 5.3.2 基于小波包降噪原理和步骤
• 5.4 主动控制运动方程及其控制算法
• 5.4.1 计算模型
• 5.4.2 控制算法
• 5.5 基于小波包降噪结构主动控制
• 5.6 算例分析
• 5.6.1 小波包降噪控制效果分析
• 5.6.2 小波基的影响
• 5.6.3 小波基的分解层数的影响
• 5.7 结论
• 结论与展望
• 1 本文主要结论
• 2 今后研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果