The problem of recursive filtering for discrete market model with unknown parameters is considered. In this paper, we develop an effective filtering algorithm for discrete market systems with unknown parameters and the error covariance equation determining the accuracy of the proposed algorithm is derived.
Convergence difficulty and available complete measurement information have been considered as two primary challenges for the identification of large-scale engineering structures. In this paper, a time domain substructural identification approach by combining a weighted adaptive iteration (WAI) algorithm and an extended Kalman filter method with a weighted global iteration (EFK-WGI) algorithm was proposed for simultaneous identification of physical parameters of concerned substructures and unknown external excitations applied on it with limited response measurements. In the proposed approach, according to the location of the unknown dynamic loadings and the partially available structural response measurements, part of structural parameters of the concerned substructure and the unknown loadings were first identified with the WAI approach. The remaining physical parameters of the concerned substructure were then determined by EFK-WGI basing on the previously identified loadings and substructural parameters. The efficiency and accuracy of the proposed approach was demonstrated via a 20-story shear building structure and 23 degrees of freedom (DOFs) planar truss model with unknown external excitation and limited observations. Results show that the proposed approach is capable of satisfactorily identifying both the substructural parameters and unknown loading within limited iterations when both the excitation and dynamic response are partially unknown.
Extended Kalman Filter (EKF) has been widely used for structural identification and damage detection. However, conventional EKF approaches require that external excitations are measured. Also, in the conventional EKF, unknown structural parameters are included as an augmented vector in forming the extended state vector. Hence the sizes of extended state vector and state equation are quite large, which suffers from not only large computational effort but also convergence problem for the identification of a large number of unknown parameters. Moreover, such approaches are not suitable for intelligent structural damage detection due to the limited computational power and storage capacities of smart sensors. In this paper, a two-stage and two-step algorithm is proposed for the identification of structural damage as well as unknown external excitations. In stage-one, structural state vector and unknown structural parameters are recursively estimated in a two-step Kalman estimator approach. Then, the unknown external excitations are estimated sequentially by least-squares estimation in stage-two. Therefore, the number of unknown variables to be estimated in each step is reduced and the identification of structural system and unknown excitation are conducted sequentially, which simplify the identification problem and reduces computational efforts significantly. Both numerical simulation examples and lab experimental tests are used to validate the proposed algorithm for the identification of structural damage as well as unknown excitations for structural health monitoring.
PID control has been widely used for real control system Further, there are muchreasearches on control schemes of tuning PID gains. However, there is no results for discrete-time systems with unknown time-dealy and unknown system parameters. On the other hand, Generalized predictive control has been reported as a useful self-tuning control technique for systems with unknown time-delay. So, in this study, based on minimization of a GPC criterion, we present a self-tuning PID control algorithm for unknown parameters and unknown tiem-delay system. A numerical simulation was presented to illuatrate the effectiveness of this method.
When the track designer analyze the track structure uses many known & unknown parameters. Unknown parameters, equivalent rail support spring factor, unit rail support spring factor, track damping coefficient, should be assumed. Known parameters are section properties (area, section factor, etc), material properties(modulus of elasticity, mass, etc) and track conditions(wheel load, loading conditions, gauge, etc.). In the assumption of track design parameters, some parameters can be overestimated or under estimated. The purpose of this study is to verify design parameters used in track design, in the way of experimental measurements. Data of displacements, banding stresses, loads, accelerations are measurable at track site. From these data, unknown parameters are derived. Compare these assumed and derived parameters, estimate the entire track stability.
본 논문은 퍼지 모델을 이용한 불확실한 카오스 시스템의 적응 동기화 기법을 제안한다. 카오스 동기화 시스템은 마스터 시스템과 슬레이브 시스템으로 구성되며 각각의 시스템은 Takagi-Sugeno (T-S) 퍼지 모델을 통해 표현된다. 마스터 시스템은 파라미터가 미리 알려지지 않은 불확실한 모델로 가정되므로 불확실한 파라미터를 추정하기 위해 적응 기법을 적용하여 슬레이브 시스템을 설계한다. 동기화 오차 시스템을 안정화하고 불확실한 파라미터를 추정하는 적응 규칙을 이용한 제어기를 설계하며 Lyapunov 이론을 통해 안정도를 해석한다. 제안된 퍼지 적응 동기화 기법의 효과를 확인하기 위해서 Duffing 시스템과 Lorenz 시스템에 대해 모의 실험을 수행한다.
When a building structure requires both health monitoring system and vibration control system, integrating the two systems together will be cost-effective and beneficial for creating a smart building structure with its own sensors (nervous system), processors (brain system), and actuators (muscular system). This paper presents a real-time integrated procedure to demonstrate how health monitoring and vibration control can be integrated in real time to accurately identify time-varying structural parameters and unknown excitations on one hand, and to optimally mitigate excessive vibration of the building structure on the other hand. The basic equations for the identification of time-varying structural parameters and unknown excitations of a semi-active damper-controlled building structure are first presented. The basic equations for semi-active vibration control of the building structure with time-varying structural parameters and unknown excitations are then put forward. The numerical algorithm is finally followed to show how the identification and the control can be performed simultaneously. The results from the numerical investigation of an example building demonstrate that the proposed method is feasible and accurate.
The conventional Kalman Filter (KF) provides a promising way for structural state estimation. However, the physical parameters of structural systems or models should be available for the estimation. Moreover, it is not applicable when the loadings applied to the structures are unknown. To circumvent the aforementioned limitations, a two-stage KF with unknown input approach is proposed for the simultaneous identification of structural parameters and unknown loadings. In stage 1, a modified observation equation is employed. The structural state vector is estimated by KF on the basis of structural parameters identified at the previous time-step. Then, the unknown input is identified by Least Squares Estimation (LSE). In stage 2, based on the concept of sensitivity matrix, the structural parameters are updated at the current time-step by using the estimated structural states obtained from stage 1. The effectiveness of the proposed approach is numerically validated via a five-story shearing model under random and earthquake excitations. Shaking table tests on a five-story structure are also employed to demonstrate the performance of the proposed approach. It is demonstrated from numerical and experimental results that the proposed approach can be used for the identification of parameters of structure and the external force applied to it with acceptable accuracy.
As well-known, the extended Kalman filter (EKF) is a powerful tool for parameter identification with limited measurements. However, traditional EKF is not applicable when the external excitation is unknown. By using least-squares estimation (LSE) for force identification, an EKF with unknown input (EKF-UI) approach was recently proposed by the authors. In this approach, to ensure the influence matrix be of full column rank, the sensors have to be deployed at all the degrees-of-freedom (DOFs) corresponding to the unknown excitation, saying collocated measurements are required. However, it is not easy to guarantee that the sensors can be installed at all these locations. To circumvent this limitation, based on the idea of first-order-holder discretization (FOHD), an improved EKF with unknown input (IEKF-UI) approach is proposed in this study for the simultaneous identification of structural parameters and unknown excitation. By using projection matrix, an improved observation equation is obtained. Few displacement measurements are fused into the observation equation to avoid the so-called low-frequency drift. To avoid the ill-conditioning problem for force identification without collocated measurements, the idea of FOHD is employed. The recursive solution of the structural states and unknown loads is then analytically derived. The effectiveness of the proposed approach is validated via several numerical examples. Results show that the proposed approach is capable of satisfactorily identifying the parameters of linear and nonlinear structures and the unknown excitation applied to them.
This study investigates the need of calibrating a nodal network ventilation simulation model (CONTAMW 2.4). For this purpose, the series of ventilation experiments were conducted and then compared to simulation outputs from an uncalibrated simulation model, resulting in a significant difference between two. Hence, an optimization routine was employed to estimate unknown parameters in the simulation model. In the paper, the authors presents 1.3 unknown parameters with the validated simulation model. It was found that the model with estimated unknown parameters predicts the ventilation phenomena accurately.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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