HHT於線性與非線性動力系統識別之應用

Application of Hilbert-Huang Transform to the Identification of Linear and Nonlinear Dynamic Systems

彭星瑋(Hsing-Wei Peng)

指導教授 ： 呂良正

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2005年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2005.01814

摘要

本文主要利用Hilbert-Hung Transform ( HHT ) 之技術，以識別線性與非線性結構系統之動力參數。由Huang, N. E. et al. (1998)提出之HHT具有對非線性與非穩定性資料的處理能力與較高之適用性（可用於線性或非線性系統），其主要包含兩部分之處理過程：(1) 經驗模態分離 ( empirical mode decomposition )：可將訊號分離成數個固有模態 ( intrinsic mode decomposition )，而每個IMF均具有良好的Hilbert transform之特性，並配合頻率分離準則，可對於一般含雜訊之資料擷取出屬於結構反應之部分，使不屬於結構頻率範圍之高、低頻雜訊排除，增加識別結果的正確性。(2) 希爾伯特轉換 ( Hilbert transform )：可獲得希爾伯特頻譜，其振幅具有時間軸與頻率軸之變化，由此建立訊號之即時頻率對時間關係。
本文在線性系統識別方面，利用HHT技術建立對微振資料與強震資料之識別流程，以求取結構各模態之反應、基本振動頻率、阻尼比，並分別討論有無雜訊影響時，HHT識別法與一般常用識別方法 ( ITD、ARMA ) 之結果討論與比較。在非線性系統識別方面，則利用HHT技術能擷取結構模態反應與計算即時頻率兩項特性，以獲得時變性、非線性結構系統之頻率變化，得知結構產生破壞與進入非線性行為之時間。
在線性系統識別之應用方面，使用台北地區與台中、南投地區鋼構與鋼筋混凝土建築物之微振量測資料，以HHT識別其阻尼比與基本振動頻率，並與文獻結果(林智勇 2004)比較，以討論鋼構建築物與RC建築物其阻尼比、頻率、週期、建物高度之相關性與統計數據等。

關鍵字

系統識別 ； 非線性動力系統 ； 希爾伯特 ； 經驗模態

並列摘要

無資料

並列關鍵字

HHT ； EMD ； Hilbert ； system identification ； nonlinear system

參考文獻

林智勇 (2004)， 「利用微振實驗資料識別橋樑及建築物之動力參數」， 國立台灣大學土木工程學研究所碩士論文，呂良正教授指導。

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Chen, J., Xu, Y. L., Zhang, R.C. (2004), “Modal parameter identification of Tsing Ma suspension bridge under Typhoon Victor: EMD-HT method,” Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, v 92, n 10, 805-827.

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Huang, N. E. et al. (1998), “The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis,” Proceedings of the Royal Society of London, A454, 903-995.