基于粒子群算法的大跨度空间结构监测系统中应变传感器最优布点研究

以网壳结构为对象,利用粒子群算法研究了其环向和径向杆件上传感器的最优布点。首先讨论了粒子群算法的基本原理和优点以及在结构健康监测系统中为探测累积损伤用的传感器最优布点;接着,以凯威特型网壳为例讨论了用粒子群算法求大跨度空间网壳结构最优测点。针对应变传感器提出了相应的适应度由曲率模态表示,根据该适应度采用粒子群算法搜索了凯威特型网壳上的应变传感器最优布点。研究结果表明,采用粒子群算法搜索网壳结构监测系统中应变传感器最优布点方法,计算结果稳定可靠,收敛速度迅速。     

高铁站房健康监测中传感器优化布置研究

高铁站房形式多样,结构复杂,节点众多,其动力及静力特性的获取均有重要意义.本文分别采用基于结构动力性能及静力性能的传感器布置方法,对高铁站房加速度及应变传感器的布置规律进行了研究.针对高铁站房的结构特点,根据杆件位置将其分成主要构件及一般构件,构建位移控制目标函数,采用基于蒙特卡洛法的构件敏感性分析进行应变传感器优化布置,采用有效独立法进行加速度传感器优化布置.结果 表明,对主体结构起到主要支撑作用的竖向构件以及水平构件的根部位置布置应变传感器,结构模态位移较大位置布置加速度传感器,体现了结构的模态特征.研究成果可为高铁站房及其他公共建筑的传感器优化布置提供参考.     

基于改进遗传算法的高层建筑结构传感器优化布置

为了解决高层建筑结构抗震控制监测系统中的传感器优化布置问题,提出一种基于改进自适应遗传算法的传感器优化布置方法。以模态置信度准则的最大非对角元值极小化来构造适应度函数,对布点位置进行优化。并利用ANSYS 14.0建立有限元模型,施加相应约束对模型进行模态分析,算例结果表明该改进遗传算法对数目与位置实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。     

粒子群算法在网架结构损伤识别中的应用研究

粒子群算法作为新兴的智能优化算法,因其处理优化问题突出已逐步应用在结构损伤检测领域,基于粒子群算法,提出了网架结构损伤识别方法。首先利用模态保证准则(MAC),结合频率和振型在损伤识别中各自的优势,构造了基于频率和振型的适应度函数;其次,以两个测试函数来对比分析,说明改进的粒子群算法寻优性能更佳;最后,通过一个网架结构仿真模型算例,对所提方法的有效性进行验证。设置了3种工况进行损伤识别并对结果进行分析,结果表明基于粒子群算法的损伤识别方法能够准确识别出损伤发生的位置及程度。     

基于MAC准则的模拟退火算法传感器优化布置研究

基于模态置信度MAC准则，通过建立优化约束条件及目标函数，构建完整的优化数学模型，引入模拟退火算法的抽样和退火过程，使系统能量逐渐降低并达到新的平衡点，如此反复获得模型最优解，基此建立传感器优化配置法。通过某拱塔斜拉桥主梁加速度传感器优化布置工程的实例分析，证明基于MAC准则的模拟退火算法在求解传感器优化布置上，具有优良的并行性和搜索全局的功能。     

基于分布式传感网络的结构模态识别方法

结构的模态参数识别是结构健康监测系统的基本任务。随着工程结构的日益大型化和复杂化,振动测试时需要布置大量的传感器。传统的集中采集和处理技术将难以胜任海量数据的处理要求,采用无线智能传感器的结构健康监测系统正是应运而生的新方向,而分布式采集和处理是其特点。在无线智能传感网络拓扑结构中采用分布式算法求解结构整体振型,利用随机子空间法识别各子结构模态,结合粒子群优化算法调整子振型获取结构整体振型。通过混凝土钢管拱桥模型试验验证了分布式算法的可行性,并利用模态置信度(MAC)对比分析了由分布式模态识别方法和集中式模态识别方法得到的结果,结果表明两种算法吻合较好。     

基于频响函数和改进PSO算法的结构损伤识别方法

为解决在一定噪声水平影响下的结构损伤识别问题,提出一种基于频响函数和改进的粒子群算法的结构损伤识别方法。以单元刚度折减因子为优化变量,采用实测频响函数和计算频响函数的相关系数来构造粒子群算法(PSO)的优化目标函数和适应度函数;考虑到简单PSO算法在寻优过程易"早熟"的问题,采用增大粒子后期位置改变量的改进策略,最后通过该算法对IASC-ASCE SHM Benchmark结构进行损伤识别。结果表明:改进后的算法是有效的,且较简单PSO算法结果更精确,收敛速度更快。     

结构健康监测中基于多重优化策略的传感器布置方法

如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态置信度矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积法,逐步增加可降低此初始布置模态置信度矩阵非对角元的传感器测点,并考虑非对角元均值的变化幅度,确定所需传感器的数量;最后通过基于二重结构编码的广义遗传算法优化传感器的布设位置。以600m高的广州新电视塔为例,分析了传感器优化布置方案,发现对于刚度有突变的结构（如电视塔的塔身和天线）,应对两者分开考虑传感器的布设。     

数字图像相关技术在结构损伤检测中的应用

结构损伤识别技术是结构健康监测的核心技术,也是健康监测的重难点之一。工程测量中受测量环境和技术的影响,很难获得完备的实验数据。论文利用一种新型测量技术,数字图像相关性(Digital Image Correlation,以下简称"DIC")技术,来提高模态应变能的识别精度。首先运用DIC技术和传统加速度传感器两种测量手段来获取固有频率和模态振型,实验结果表明,DIC技术获取的频率和振型与加速度传感器基本一致;随后对网壳结构进行基于DIC的模态应变能损伤识别分析,参数识别法获得模态振型及利用振型拟合得到的转角代入损伤识别指标进行损伤识别,结果表明,基于DIC的模态应变能损伤识别法能够有效进行损伤定位识别,且识别精度较好。     

桥梁健康监测之传感器优化布置

讨论了以桥梁健康监测为目标的传感器优化配置问题,以模态置信度MAC矩阵最大非对角元为目标函数,提出基于模拟退火算法对传感器的配置进行组合优化,并给出算法中各种参数的选取原则和具体的操作步骤,算例表明,该方法应用于桥梁健康监测系统的传感器优化配置是切实可行的。     

基于改进模态应变能法的传感器布置探讨

为了探究大型结构中的传感器优化问题,对原有的模态应变能法进行研究,并对模态应变能法进行改进。以武汉某大桥为算例,通过改进的模态应变能法对其进行传感器优化布置。结果表明:改进的模态应变能法,更多地保留了结构的信息,更加准确地反映了结构的特性。     

高铁站房屋盖层传感器布置及参数识别研究

高速铁路站房屋盖一般跨度超大,形式多样,荷载复杂,是站房结构健康监测中需要重点关注的楼层.本文主要针对两种常用站房屋盖结构形式:拱型屋盖和桁架型屋盖,进行传感器优化布置研究,给出传感器优化布置准则或一般规律,并对这两类站房屋盖进行参数识别.本文拟采用有效独立法进行站房屋盖层的动力传感器布置,采用蒙特卡洛法进行站房屋盖层的静力传感器布置,分别给出高铁站房拱型屋盖和桁架型屋盖的动力传感器和静力传感器布置规律.系统模态参数识别是结构健康监测的重点,随机子空间法以线性的离散状态空间方程为基本模型,利用输入信号的统计特性完成结构模态参数的识别.本文在有效独立法计算得到的动力传感器布置位置布置动力传感器,采用随机子空间法进行结构参数识别,识别效果较好.     

基于PSO的无线传感器网络中传感器节点的选择

本文考虑在目标跟踪系统中的传感器资源管理问题。由于频率,能量和带宽的限制,以及计算量过大的问题,本文提出一种粒子群算法,利用CPCRLB函数作为适应度函数对传感器选择,使得目标跟踪精度不损失的情况下得到最优组合,并且节省能量与减小计算量。     

环境激励下框架结构体系的模态识别方法研究

研究了框架结构在环境激励下的模态识别方法。通过对一个 8层模型框架结构的仿真 ,验证了自然环境激励技术 (NExT)与特征系统实现算法 (ERA)结合的有效性。考虑了利用加速度信号、传感器噪声、传感器数量等因素的影响 ,指出NExT ERA模态识别方法适用于框架结构的监测、诊断。     

基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势

从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的脉络关系、技术演变及其优缺点,最后指出传感器优化布置研究存在的几点不足及其技术发展趋势。     

基于支持度的加速度传感器布置方法

在结构物上布置加速度传感器是实时监测结构物振动信息或模态信息的重要手段,而加速度传感器布置的数量和位置是影响监测结果的重要因素。本文的方法首先计算结构有限元模型在环境激励作用下的响应信息,然后计算出待选测点的综合支持度,最后根据综合支持度的大小判定布置加速度传感器的位置。本文以网架结构为例,验证了该方法的有效性。     

基于自适应动态惩罚遗传算法的桥梁监测无线测点优化研究

针对桥梁监测的无线测点优化布置问题,提出一种基于自适应动态惩罚函数的改进广义遗传算法。首先针对无线传感器数量固定和通信距离有限的典型特征将桥梁监测无线测点优化布置表达为约束优化问题,无线传感器的数量和极限传输距离作为优化问题的约束;其次构建了一种能够根据解的偏离程度和种群中高适应度个体数量自动调整惩罚力度的自适应动态惩罚函数;然后采用精英保存机制和末位淘汰策略对基于二重结构编码的广义遗传算法进行了改进;最后利用一大跨悬索桥对该方法进行了验证,并进一步讨论了自适应动态惩罚函数对解的有效性和收敛速度的影响。结果表明:提出的自适应动态惩罚函数能够根据种群的特征自动改变惩罚尺度,保证无线传感器之间的距离小于极限通信距离,同时将无线数据传输距离对桥梁监测信息获取的影响降到最低;改进的广义遗传算法具有很强的全局快速寻优能力,能够快速搜索到全局最优解,优化结果不仅能够满足无线传感网络数据传输距离的要求,还能最大化无线测点的信息获取能力。     

基于等级划分狼群算法的三维传感器优化布置方法研究

为解决传感器优化布置中的信息冗余问题,提出了一种信息冗余度函数,将其与三维模态置信准则(TMAC)相结合,建立了一种既能保证模态振型可观性又能保证模态振型可区分性的传感器三维模态置信准则。为提高算法的求解效率,提出了一种等级划分狼群算法,采用双重编码的方式,克服了原狼群算法只能求解连续变量优化的问题;通过人工均匀法进行狼群数据的初始化,以保证初始数据的均匀性;并采用等级划分方法,避免群体内狼个体与头狼等级相似,增加狼群的多样性,提高算法的搜索效率。以一个桥梁基准模型为数值算例,进行参数敏感性分析以及三维传感器优化布置方案的选择。结果表明:等级划分狼群算法的搜索能力较原狼群算法有了大幅提高,能较好地解决传感器优化布置问题。     

分布式光纤混凝土梁应变测试研究

分布式光纤由于其长距离、分布式、实时在线监测,适用于大坝、水闸等土木工程结构的健康监测。文中在梁纵向钢筋、混凝土梁外表面分别布置分布式光纤传感器,判定混凝土梁开裂荷载及裂缝分布。研究结果表明:分布式光纤传感器能够对RC梁结构应变、裂缝进行准确的监测;分布式光纤传感器进行结构健康监测是可行的。     

基于PSO-LSSVM的供热负荷预测研究

热负荷预测是供热系统智慧化升级的关键,为提高其预测精度,建立了基于交叉验证意义下的PSO-LSSVM热负荷预测模型.该模型采用交叉验证确定粒子群算法的适应度值,利用粒子群算法的全局寻优能力来确定最优的正则化系数和核宽度系数,再基于最小二乘支持向量机实现热负荷的高精度预测.研究表明:PSO-LSSVM模型的平均绝对误差为...