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上海大学学报（自然科学版） 2024年第3期30卷 451-465页

作者：曹黎媛张震雨李春祥上海大学力学与工程科学学院上海200444

提出一种深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法和广义S变换(generalized stransform,GST)的新型混合模拟方法(DDPG-GST).首先,采用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)技术将原始数据分解为非平稳脉动风速分量与趋势分量,运用GST提取出非平稳脉动风速分量的时频特征,构建广义S变换时频功率谱矩阵;然后,对矩阵进行Cholesky分解,得到非平稳脉动风速模拟值;接着,将非平稳脉动风速模拟值载入DDPG网络进行调控,进而生成最优模拟值;最后,将非平稳脉动风速的模拟值与趋势分量叠加得到总风速时程模拟值.结果表明:与GST模拟方法相比,DDPG-GST方法的模拟值可以精准保留时域内非平稳脉动风速的能量特征,由DDPG-GST得到的GST系数幅值在时频域内的能量分布更接近目标值;同时,DDPG-GST方法的平均功率谱值更接近目标值.基于深度强化学习调控的非平稳风速模拟是一种高精度数据驱动模拟方法.

关键词：非平稳风速模拟深度强化学习 S变换调控

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基于时域方法的桥梁主梁处非平稳风速模拟

基于时域方法的桥梁主梁处非平稳风速模拟

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作者：刘瑞莉西南交通大学

学位级别：硕士

风荷载是控制大跨度桥梁等建筑物的设计及运营的关键因素之一。山区复杂地形下风速往往存在非平稳特性。因此对大跨度桥梁结构进行非平稳风致响应分析很有必要。目前,对桥梁结构进行风致响应分析主要有时域与频域两大类方法。当桥梁结... 详细信息

风荷载是控制大跨度桥梁等建筑物的设计及运营的关键因素之一。山区复杂地形下风速往往存在非平稳特性。因此对大跨度桥梁结构进行非平稳风致响应分析很有必要。目前,对桥梁结构进行风致响应分析主要有时域与频域两大类方法。当桥梁结构存在非线性或者气动非线性时,仅能对结构进行线性或线性化分析的频域方法不适用,此时应选择能进行非线性分析的时域方法,即对桥梁结构进行风致响应时程分析。进行桥梁结构响应时程分析的前提是获得作用于桥梁的风速时程,即基于时域法对风速场进行模拟。本文主要从基于时域方法入手,对桥梁非平稳风速场的模拟方法提出改进与创新。具体研究工作如下:（1）本文对基于向量自回归（VAR）模型与基于经典谱表示法对风速场的模拟进行精度及模拟效率的对比,发现基于谱表示法的模拟精度高于基于VAR模型的模拟方法,基于VAR模型的模拟方法的模拟效率远高于基于谱表示法。且基于VAR模型得到的模拟样本也满足一定的精度要求,在实际工程对模拟精度要求不是特别高的时候,且模拟风速点又特别多的时候,选用VAR模型进行风速场的模拟是有效的。（2）引入时变调制函数后,利用时变向量自回归（TVAR）模型对非平稳风速场进行模拟。且通过对模拟样本的观察分析以及对多模拟样本估算的自相关与互相关函数和目标相关函数的对比可得出基于TVAR模型对非平稳风速场的模拟是有效可行的。同时与基于谱表示法的非平稳风速场模拟进行对比分析,得出基于TVAR模型对非平稳风速场的模拟更高效的结论。（3）本文对具有时变异方差特性的风速场如雷暴风进行基于单变量广义自回归条件异方差（GARCH）模型的模拟。通过单变量GARCH模型的模拟,得到的模拟样本不仅保持了非平稳的趋势,还保持了异方差性。对传统线性滤波法的模拟进行了一定的改善。（4）本文对具有时变异方差特性的风速场如雷暴风进行基于多变量GARCH模型的模拟。通过多变量GARCH模型的模拟,得到的模拟样本不仅保持了异方差性,还保持了多样本之间的时变相关性,对于具有多模拟点的风速场的模拟是有效可行的。具有一定的工程应用价值。

关键词：非平稳风速模拟时变异方差性 GARCH模型时变相关性

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