Ambient modal identification of structures equipped with tuned mass dampers using parallel factor blind source separation

Sadhu, A.; Hazraa, B.; Narasimhan, S.

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자료유형: 학술저널

저자정보: Sadhu, A. (Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo) Hazraa, B. (Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo) Narasimhan, S. (Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo)

저널정보: 테크노프레스 Smart structures and systems Smart structures and systems 제13권 제2호

발행연도: 2014.1

수록면: 257 - 280 (24page)

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In this paper, a novel PARAllel FACtor (PARAFAC) decomposition based Blind Source Separation (BSS) algorithm is proposed for modal identification of structures equipped with tuned mass dampers. Tuned mass dampers (TMDs) are extremely effective vibration absorbers in tall flexible structures, but prone to get de-tuned due to accidental changes in structural properties, alteration in operating conditions, and incorrect design forecasts. Presence of closely spaced modes in structures coupled with TMDs renders output-only modal identification difficult. Over the last decade, second-order BSS algorithms have shown significant promise in the area of ambient modal identification. These methods employ joint diagonalization of covariance matrices of measurements to estimate the mixing matrix (mode shape coefficients) and sources (modal responses). Recently, PARAFAC BSS model has evolved as a powerful multi-linear algebra tool for decomposing an $n^{th}$ order tensor into a number of rank-1 tensors. This method is utilized in the context of modal identification in the present study. Covariance matrices of measurements at several lags are used to form a $3^{rd}$ order tensor and then PARAFAC decomposition is employed to obtain the desired number of components, comprising of modal responses and the mixing matrix. The strong uniqueness properties of PARAFAC models enable direct source separation with fine spectral resolution even in cases where the number of sensor observations is less compared to the number of target modes, i.e., the underdetermined case. This capability is exploited to separate closely spaced modes of the TMDs using partial measurements, and subsequently to estimate modal parameters. The proposed method is validated using extensive numerical studies comprising of multi-degree-of-freedom simulation models equipped with TMDs, as well as with an experimental set-up.

#modal identification #blind source separation #parallel factor decomposition #tuned-mass damper #MTMD

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Sadhu, A.

소속기관 Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

논문수 1 이용수 4

Hazraa, B.

소속기관 Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

논문수 1 이용수 4

Narasimhan, S.

소속기관 Department of Civil & Environmental Engineering, University of Waterloo

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학

논문수 1 이용수 4

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