Realization of highly accurate estimation of structural vibration characteristics by blind deconvolution and Bayesian inference

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最初に簡単な外力を用いた数値解析により検討を行った．まず，起振機により構造物が振動するとき，地盤震動で構造物が振動するとき，起振機と地盤震動の両方で構造物が振動するときを想定した．地盤震動はホワイトノイズで作成した加速度を入力し，応答にはホワイトノイズを加えた．起振機と地盤震動の両方で構造物が振動するときの応答を，ブラインド・デコンボルーションによって起振機による応答と地盤震動による応答に分離することを試みた．ブラインド・デコンボルーションの手法としてスペクトログラムと独立成分分析を組み合わせる手法を用いた．起振機の外力が正弦波であるときは分離することができたが，起振機の外力をホワイトノイズにしたり，ハンマー加振を想定したときは分離できなかった．様々な前処理方法を試したが十分な精度が得られなかった．起振機の外力が正弦波で地盤震動がホワイトノイズの場合は，2つの外力に独立性があるため分離し易かったと思われる．並行して，部分空間法にチャレンジした．これまで伝達関数を利用して固有振動特性を推定することを考えていたため，加振源毎に異なる手法を採用する必要があると考えていた．部分空間法を用いることにより，加振源を問わず同じ状態空間モデルで表現できる．ただし，加振源毎に外力の特性が異なる．数値解析では，理想的なホワイトノイズを混入したためか，精度よく固有振動特性を推定することが可能であった．ただし，データの前処理が重要であり，前処理をしないと推定精度が低下することもわかった．実橋の振動実験データに適用したところ，フーリエスペクトルから目視で読み取る手法に比べて，固有振動数，モード形状ともに僅かではあるが良好な精度で推定することが可能であった．実橋実験では僅かに改善しただけであったのは，実際の外乱や計測ノイズが数値解析で想定したようなホワイトノイズではないためではないかと考察している．