传感器优化布置的改进有效独立算法

基于传统有效独立法(effective independence algorithm,简称EI法),以测点的频响函数为驱动点留数加权有效独立分布向量,提出改进的有效独立法用于传感器优化布置。该方法弥补了传统有效独立法会得到振动能量较低测点的缺点,可针对位移、速度和加速度不同类型的传感器采用相应的频响函数分别进行优化布置。应用该方法对一座矮塔斜拉桥三向加速度传感器进行优化布置,并采用模态保证准则和抗噪声能力准则对布置方案进行评价,结果表明,改进有效独立法能得到精确、经济的传感器布置。     

基于MAC算法的法兰螺纹连接结构传感器优化布置

传感器布置问题对机械结构的故障诊断和状态识别过程有重要意义。利用模态置信度(MAC)算法解决法兰螺纹连接结构故障检测中传感器优化布置问题。首先建立法兰螺纹连接结构的有限元模型,并对其进行模态分析。充分考虑模态分析结果和法兰结构实验的目的,初步选取传感器布置点用以候选。从侯选测点中选择满足MAC矩阵非对角元素最小的测点,添加到初始测点中,不断循环直至达到要求,实现了法兰结构传感器的优化与定位。为振动状态中螺纹连接结构的状态识别提供合理的传感器布置方式。     

矩形舵面应变模态测试中的传感器优化布置

针对矩形舵面结构应变模态测试中信噪比低、模态阶次遗漏等问题,研究了应变传感器的优化布置方法。首先,建立应变传感器布置的动力学模型;其次,基于应变振型,研究了有效独立法（effective independence, 简称EI）、MinMAC法（minimize modal assurance criteria,简称MinMAC）和奇异值分解法（singular value decomposition,简称SVD）的应用;最后,利用振动台对矩形舵面模型进行了实验验证。结果表明：测点优化前,应变响应信号缺少第2阶模态信息,应变振型向量正交性差;测点优化后,根据应变响应信号能够准确识别第2阶固有频率和阻尼比,振型向量的正交性得到改善。该优化后结果验证了传感器优化布置的必要性和有效性。     

应用模态置信准则最优解的高速自动机测点优化

针对高速自动机状态监测和故障诊断中,传感器数目难以确定,测点定位困难的问题,提出了应用粒子群优化模态置信准则的高速自动机测点优化配置方法。通过对某型高射机枪高速自动机有限元振动模态分析结果,结合试验模态测试,识别出高速自动机的振型及模态参数,并以此作为依据初选5个测点,并构建基于模态置信准则的适应度函数,通过采用该适应度函数的粒子群优化算法对这5个测点进行优化配置,解决了高速自动机机箱振动信号采集过程中测点的择优布置以及传感器定位困难及数量难以估计的问题。     

基于EI及MAC混合算法的斜拉桥传感器优化布置

提出一种传感器优化布置算法,结合有效独立法和模态置信保证准则(Modal Assurance Criterion,简称MAC法)的优点,解决了采用MAC法进行传感器优化布置时所遇到的问题.首先,利用列主元QR分解技术得到MAC法确定传感器位置的初始测点,然后用有效独立法确定侯选添加测点的范围,避免了添加测点的盲目性,从侯选测点中选择满足MAC矩阵非对角元素最小的测点,添加到初始测点中,不断循环直至达到要求,上述算法采用matlab7.0编制程序实现.最后,以五河口大桥为研究对象,运用程序对五河口大桥主梁作了不同数目测点方案的传感器优化布置研究.结果表明,混合算法不仅保证了所测向量的MAC矩阵非对角元素值较小,而且具有较好的线性独立性和空间交角.     

基于EMD与GA-SVM的轴承故障诊断

特征提取与特征选择是实现轴承故障诊断的关键.针对特征提取,首先将轴承振动加速度信号进行经验模态(empirical mode decomposition,简称EMD),得到一组固有模态函数(intrinsic mode function,简称IMF),计算各IMF的能量和IMF矩阵的奇异值分布,采用Shannon熵、Rrnyi熵度量能量和奇异值分布,同时提取原信号的部分统计特征共同构成原始特征子集;针对特征选择,采用遗传算法(genetic algorithm,简称GA)和最小二乘支持向量机(least square support vector machine,简称LS-SVM)的Wrapper方法选择最优特征子集.在实际轴承故障诊断中的应用,表明文中所提方法的有效性.     

自适应和声搜索算法在结构工程设计中的应用

提出了一种自适应和声搜索(adaptire harmony search,AHS)算法来解决结构工程设计问题.AHS算法包含2种重要的操作,分别是位置更新和变异操作.前者能够使非最优解快速地朝着全局最优解移动,这有助于提高AHS算法的收敛速度;后者能够增加种群的随机性和多样性,这有助于增强AHS算法跳出局部最优点的能力.由于采用了以上2种操作,AHS法具有很强的收敛性和空间开发能力.实验结果表明,与已有算法比较,AHS算法在解决结构工程优化问题中能够找到更好的解,它是解决结构工程优化设计的一个有效的算法.     

一种传感器优化布置的高能有效独立法

针对结构健康监测的传感器优化布置问题,考虑模态动能和模态应变能对传感器布点选择的影响,提出了一种高能有 效独立法(E-EI),解决了有效独立法(EI)容易丢失能量较大测点的问题。 推导了多能量参数的归一化等效能量矩阵,通过矩 阵对角线元素的大小评价测点的能量分布。 为验证 E-EI 法的有效性和泛化性,进行了空间桁架输电铁塔仿真算例分析以及铁 路尖轨的实验验证,利用 5 种评价准则从测点能量分布、正交性、所含信息量 3 个方面对比分析了 E-EI 法、EI 法以及 3 种 EI 法 的改进方法。 结果表明,E-EI 法与其他改进方法相比同时实现了高能测点筛选以及测点高线性独立性。 其中,布置 12 个传感 器的尖轨实验中 E-EI 法的 MAC 矩阵非对角元素平均值比 EI 法的减少了 5. 48%,模态动能平均值比 EI 法的增长了 133. 27%, 模态应变能比 EI 法的增长了 35. 82%。     

用回传波射矩阵法的刚架模态分析

由于回传波射矩阵法提供了桁架结构用弹性波方法求瞬态响应的解析解，因此在这里扩展了回传波射矩阵法在频域里的公式，使其可用以求解在节点受单位脉冲载荷作用时的桁架位移，从而在频域位移解中得到振动模态和相应的自然频率，为求桁架振动频率和模态提供了一种新方法。简单例题表明求得的解很精确。     

基于MAC与PSO的自动机测点优化

针对某型高射机枪自动机机箱的外表面形状比较复杂,传感器的布置受到结构形状的限制,自动机构件运动的敏感点难以获取,提出了基于模态保证准则与粒子群算法的自动机测点优化配置方法。根据对某型高射机枪自动机的ANSYS有限元模态分析,并针对机枪的模态试验结果,建立了基于模态保证准则的适应度函数,并通过运用粒子群算法优化传感器的配置,解决了自动机机箱振动信号采集过程中测点的选择和优化以及传感器布置数量难以估计和定位困难的问题。