基于AR线性滤波的MATLAB脉动风速时程生成系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现自回归（AR）线性滤波技术，通过功率谱密度函数模拟生成符合风工程特性的脉动风速时程数据。系统支持自定义风场参数，生成具有特定统计特性（如均值、方差、频谱）的序列，适用于建筑结构、桥梁等抗风分析。

详 情 说 明

基于AR线性滤波的脉动风速时程生成系统

项目介绍

本项目采用自回归（AR）线性滤波技术，结合工程常用的功率谱密度函数，模拟生成符合风工程特性的脉动风速时程数据。系统能够根据用户输入的风场参数和序列配置，高效产生具有指定统计特性（如均值、方差、频谱特性）的脉动风速序列，为建筑结构、桥梁等工程结构的动态风载荷分析与抗风设计提供可靠的输入数据基础。

功能特性

• 多种谱模型支持：内置Kaimal谱、Davenport谱等经典风功率谱模型，并支持用户自定义谱参数。
• AR模型参数估计：采用高效算法（如Yule-Walker方程）精确估计自回归模型参数，确保生成序列的频谱特性与目标谱高度吻合。
• 可定制化生成：用户可灵活设置采样频率、持续时间、数据点数、AR模型阶数及随机种子，满足不同精度与重现性需求。
• 统计验证与可视化：自动输出生成序列的统计特性报告（均值、方差），并提供生成数据与目标谱的吻合度分析图，便于结果验证。
• 数据输出标准化：生成的标准时间-风速值矩阵可直接用于后续分析，并以通用的.mat格式保存，方便与其他工程软件交互。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，于指定脚本或配置区内设置目标功率谱参数（如尺度参数、平均风速）、时间序列参数（采样频率、持续时间等）、AR模型阶数及随机种子。
2. 执行生成：运行主程序文件。系统将依据配置自动完成AR模型参数估计、线性滤波生成脉动风速序列等核心计算流程。
3. 结果获取：程序运行完毕后，将在指定输出目录生成包含脉动风速时程数据、统计报告、模型参数及验证图表的文件。

系统要求

• 操作系统：Windows / Linux / macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox, Statistics and Machine Learning Toolbox（用于信号处理与统计计算）

文件说明

主程序文件实现了系统的核心流程控制与功能集成。其主要能力包括：读取用户输入的参数配置；根据选定的功率谱模型计算目标频谱；执行自回归模型参数估计过程；利用线性滤波算法生成脉动风速时间序列；对生成数据进行统计分析并绘制验证图表；最终将结果数据与报告输出至文件。