基于AR线性滤波的MATLAB脉动风速时程生成系统

资 源 简 介

本MATLAB项目采用功率谱密度函数与AR线性滤波方法，模拟生成符合大气边界层特性的非平稳脉动风速数据。系统根据输入风场参数自动构建AR模型，通过白噪声激励生成具有指定统计特性的风速时程，适用于风工程与随机振动分析。

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

本项目采用功率谱密度函数与自回归（AR）线性滤波相结合的方法，模拟生成符合大气边界层特性的非平稳随机风速时程。系统能够依据用户输入的风场参数和谱模型，自动构建AR模型并利用白噪声激励生成满足指定统计特性的脉动风速序列，为建筑工程、桥梁结构等领域的风荷载分析与抗风设计提供可靠的输入数据。

功能特性

• 谱模型适配：支持多种经典功率谱模型（如Kaimal谱、Von Karman谱），可灵活选择顺风向或横风向谱
• AR模型自动识别：根据目标谱特性自动计算AR模型系数，支持模型阶数与收敛精度调节
• 统计特性可控：生成序列均值和方差稳定，自相关函数与目标谱一致
• 结果验证完备：提供功率谱对比图、统计指标检验和模型诊断报告
• 数据导出便捷：支持MAT和CSV格式输出，便于后续分析与应用

使用方法

1. 参数配置：在主程序或配置文件中设置风场参数（平均风速、高度、地表粗糙度）、谱模型类型、时间参数（时长、步长）、AR模型阶数及随机种子
2. 运行生成：执行主程序，系统将自动完成AR模型参数识别、白噪声激励和风速序列生成
3. 结果分析：查看输出的风速时程数据、功率谱验证图及统计检验报告，确保生成数据符合预期
4. 数据导出：将生成的脉动风速序列以MAT或CSV格式保存至指定路径

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 运行环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 依赖工具包：信号处理工具箱（用于谱分析及AR模型拟合）

文件说明

主程序文件集成了系统的核心功能，包括：读取用户输入的风场与模型参数；根据所选功率谱模型计算目标谱值；通过自回归算法识别线性滤波器系数；利用高斯白噪声驱动滤波过程生成脉动风速序列；对生成数据进行谱验证与统计特性检验；最终将时程数据及诊断结果输出至文件与图形界面。