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초록

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Independent component analysis(ICA) is known as an unsupervised linear transformation method usefully applied to separate measured signals into blind source signals. This study aims to propose a new output-only system identification based on the ICA technique and to verify the applicability of the method to in-situ building structure. The three acceleration responses of a structure are directly measured from accelerometers installed at the top of building structure when the typhoon is approaching to the structure. The measured acceleration responses are strongly coupled with the effect of the lateral-torsional motion induced by the closely located modes of the structure. By applying the ICA technique to minimize the kurtosis introduced as the performance index for the mode separation, it is found that the lateral-torsionally coupled modal response can be separated precisely by ICA technique even the modes are closely located, and automatically the mode shape can be determined in the process of the separation. From the results, it is also shown that the modal properties such as natural frequencies can be stochastically estimated from the cumulative distribution function of instantaneous natural frequency of each mode obtained from Hilbert transform. The results in this study show that the new proposed method can be very usefully applied to structural responses than the conventional output-only system identification.

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독립성분분석(ICA)은 미지의 신호원으로부터 측정된 신호를 분리하기 위한 비감독화 선형 변환법으로 알려져있다. 본 논문의 목표는 ICA기법에 기초한 응답기반 시스템 식별과 현장 구조물에 적용 가능성을 확인하는 것이다. 구조물에 태풍이 접근할 때 구조물의 상부에 설치된 3개의 가속도계로부터 가속도 응답을 직접적으로 측정된다. 측정된 가속도 응답은 구조물의 모드와 밀접히 관련되어 병진-비틀림이 연계되어 나타난다. 모드분리를 위한 성능지수로서 첨도를 최소화하기위해 ICA기법을 적용하여, 병진-비틀림이 연계된 모드 응답은 밀접하게 인접한 모드일지라도 정확하게 분리되고 변환행렬에 의해 자동적으로 모드 형상은 결정되어지는 것을 확인하였다. 본 연구 결과로부터 고유진동수와 같은 모드 특성은 힐버트 변환에서 얻은 각 모드의 시변 고유진동수의 누적 분포 함수로부터 추계학적으로 추정할 수 있다. 본 논문의 결과는 새롭게 제안된 기법이 기존의 응답기반 시스템 식별보다 구조물의 응답에 매우 강력하게 적용되는 것을 보여준다.

목차

Abstract
 1. 서론
 2. 구조물의 응답계측 및 분석
  2.1 대상구조물 계측
  2.2 계측응답 분석
 3. ICA 기법을 이용한 모드특성 추정
  3.1 ICA 기법
  3.2 ICA 기법에 의한 모드 분리
 4. 결론
 참고문헌

키워드

독립성분분석 응답기반 시스템 식별 가속도 응답 태풍 모드 분리 모드특성 시변 고유진동수 Independent Component Analysis Output-only System Identification Acceleration Response. Typhoon Mode Separation Modal Properties Instantaneous natural frequency.

저자

• 박성철 [ Park, Seong-Cheol | 전남대학교 대학원 건축공학과 박사과정 ]
• 황재승 [ Hwang, Jae-Seung | 전남대학교 건축학부 부교수, 공학박사 ] 교신저자
• 이상현 [ Lee, Sang-Hyun | 단국대학교 건축공학과 부교수, 공학박사 ]

참고문헌

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