Instrumental variable frequency-domain subspace identification

2010 ◽  
Author(s):  
Huseyin Akcay
Keyword(s):  
Frequency Domain ◽  
Instrumental Variable ◽  
Variable Frequency ◽  
Subspace Identification

Experimentelle Bestimmung der Dämpfung eines Bauwerkes am Beispiel einer Fußgängerbrücke – Worauf man achten sollte

Bauingenieur ◽  
2016 ◽  
Vol 91 (04) ◽  
pp. S 2-S 9
Author(s):  
Rune Brincker ◽  
Anela Bajric ◽  
Reto Cantieni
Keyword(s):  
Domain Decomposition ◽  
Frequency Domain ◽  
Subspace Identification ◽  
Stochastic Subspace Identification ◽  
Frequency Domain Decomposition ◽  
Enhanced Frequency Domain Decomposition

Am Beispiel der experimentellen Untersuchung der dynamischen Eigenschaften einer Fußgängerbrücke werden Probleme bei der Bestimmung der Dämpfungskapazität eines Ingenieurtragwerkes diskutiert. Aus Gründen der Verständlichkeit wird zunächst relativ ausführlich auf diese Experimente, die für die Identifikation der modalen Eigenschaften der Brücke benützten Methoden und die dabei verwendeten Parameter eingegangen.   Solange man sich für die Bestimmung der Dämpfung auf dem Boden analoger Zeitsignale bewegt, sind keine gröberen Fehler zu erwarten. Die manuelle Untersuchung eines freien, rein harmonischen Ausschwingvorganges ist zwar auch nicht vor Ungenauigkeiten gefeit. Da es die „lineare, rein viskos gedämpfte“ Struktur nicht gibt, gibt es auch den rein exponentiellen Ausschwingvorgang nicht. Der aus dem Beginn eines Ausschwingvorganges bestimmte Dämpfungswert wird nicht mit jenem übereinstimmen, der sich aus der Auswertung des Endes des Vorganges ergibt [1]. Man wird sich aber in einem begrenzten Bereich bewegen, maximal vielleicht +/- 30...50 % des „wahren“ Wertes.   Nach der Beschreibung der Versuche wird auf die Probleme eingegangen, die zwangsweise auftreten, wenn für die Bestimmung der Dämpfung ein gemessenes Zeitsignal digitalisiert, in den Frequenzbereich und wieder zurück in den Zeitbereich transformiert wird. Der dabei auftretende, systematische Fehler kann für tiefe Frequenzen exorbitante Ausmaße annehmen. Dass dies hier am Beispiel der im ARTeMIS Softwarepaket angebotenen EFDD-Methode (EFDD = Enhanced Frequency Domain Decomposition, [2]) vorgeführt wird, ist Zufall. EFDD wird auch in anderen Softwarepaketen verwendet. Das gleiche gilt auch für das hier nur am Rand diskutierte Problem, dass auch bei Verwendung der in der Wissenschaft populären SSI Methode (SSI = Stochastic Subspace Identification) unter Umständen sehr grobe Fehler an der identifizierten Dämpfung auftreten können. Am Rand wird dieses Problem hier diskutiert, weil der Grund für solche Fehler noch nicht wissenschaftlich dokumentiert ist.   Der praktisch tätige Ingenieur sollte sich darauf verlassen können, dass die Anwendung eines kommerziell vertriebenen Softwarepaketes für die Auswertung seiner Experimente brauchbare Werte für die Dämpfung liefert. Die Kenntnis der Dämpfungskapazität ist von zentraler Wichtigkeit, wenn es darum geht, die möglichen Auswirkungen von Resonanzzuständen (oder resonanzähnlichen Zuständen) zu beurteilen. Dies trifft gerade für die ersten, tieffrequenten Eigenschwingungen eines Tragwerkes zu. Für exorbitante, systematische Fehler der Auswertemethoden ist hier kein Platz. Wenn man diese aber kennt, kann ihnen aus dem Weg gegangen werden.

Stochastic System Identification for Operational Modal Analysis: A Review

2001 ◽  
Vol 123 (4) ◽  
pp. 659-667 ◽  
Author(s):  
Bart Peeters ◽  
Guido De Roeck
Keyword(s):  
System Identification ◽  
Stochastic System ◽  
Instrumental Variable ◽  
Subspace Identification ◽  
Response Functions ◽  
Impulse Responses ◽  
Identification Methods ◽  
Operational Conditions ◽  
Stochastic Subspace Identification ◽  
Output Only

This paper reviews stochastic system identification methods that have been used to estimate the modal parameters of vibrating structures in operational conditions. It is found that many classical input-output methods have an output-only counterpart. For instance, the Complex Mode Indication Function (CMIF) can be applied both to Frequency Response Functions and output power and cross spectra. The Polyreference Time Domain (PTD) method applied to impulse responses is similar to the Instrumental Variable (IV) method applied to output covariances. The Eigensystem Realization Algorithm (ERA) is equivalent to stochastic subspace identification.

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