基于遗传算法的渡槽传感器优化布置

对于老旧渡槽,科学的损伤诊断有助于及时发现隐患并进行处理,其中传感器的优化布置是损伤诊断的关键。分别阐述了渡槽动力特性研究现状、传感器优化布置的方法以及基于遗传算法的桥梁传感器优化布置,最后分析了渡槽与桥梁的异同。基于遗传算法的渡槽传感器优化布置,可以借鉴遗传算法在桥梁传感器优化布置中的改性方法,综合考虑渡槽槽身底板、侧壁、支撑结构的动力特性,优化传感器的数目和布置位置。阐述和分析结果为基于遗传算法的渡槽传感器布置位置、遗传算法的改进提供参考。     

损伤检测中的传感器优化布置方法研究

探讨了2种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化布置方法:基于Fisher信息阵行列式值最大的有效独立法(EFI)和基于模态应变能最大的运动能量法(KEM)。针对它们的不足提出一种新的传感器优化布置方法——有效独立-驱动点残差法(EFI-DPR)。运用均方差最小准则、抗噪性能最好准则和模态保证准则来评价各种优化布置方法的优劣。数值分析表明:有效独立-驱动点残差法是3种优化方法中最好的方法。     

结构健康监测中传感器优化设置方法研究

首先探讨了3种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化布置方法,即有效独立法、有效独立驱动点-残差法及运动能法.其中前2种基于Fisher信息阵最大化,而第3种基于运动能最大化.然后运用结构振动模态和三样条插值模态之间的均方差最小和抗噪性能最好,这两种比较准则来确定最优的传感器设置方法.数值分析表明:这3种传感器优化布置法都是有效的,而有效独立-驱动点残差法的效果最好.     

基于两步有效配置法的传感器优化布置

近年来,世界各国都在积极开展对结构进行健康监测的研究,提出了许多种传感器优化配置方法,但在传感器数量优化上考虑得比较少.为解决传感器数量优化的问题,本文提出一种同时考虑数量和位置优化的传感器布置算法--基于两步有效配置法的传感器优化布置方法.该法首先通过弹性波传播原理确定特定结构的传感器布置极限间距并初步确定检测所需传感器数量,然后采用有效独立-驱动点残差法并将传感器布置极限间距作为该法的一个约束条件对传感器进行优化布置.针对特定检测系统,以桥梁结构Bericlamark模型为例,验证了上述传感器两步优化配置法的有效性.计算表明,该法能有效地解决传感器优化配置问题.     

传感器布置及结构损伤识别的优化方法

假设测试噪音空间非均匀分布的情况,研究了传感器最优布置问题,提出了针对结构损伤识别的传感器最优布置方法。基于结构损伤演化过程的物理特征,将结构损伤识别问题等价为一个优化问题进行求解,通过采用同步优化策略,避免了结构动力特征方程的求解和动力参数灵敏度的计算。算例分析表明,根据传感器布置方案获得的测试数据以及同步优化模式,能够准确高效地得到存在噪音下的结构损伤位置和损伤程度等损伤识别结果。     

钢管混凝土拱桥健康监测传感器优化布置方法

提出一种针对超大跨钢管混凝土拱桥健康监测传感器的多重优化布置方法以保证桥梁在建设与营运阶段的安全性。首先以Fisher信息矩阵2-范数的变化率来优化目标模态数量,再综合考虑模态置信度矩阵非对角元的最大值及均值来优化传感器数量,最后基于有效独立法优化传感器的布置位置。以某主跨575 m的中承式钢管混凝土拱桥为例,通过有限元软件提取了结构的模态数据,根据多重优化布置方法对传感器的数量及位置进行了优化分析,结果表明：对于超大跨钢管混凝土拱桥,曲率模态是拱肋损伤识别的有效方法,确定传感器数量时要综合考虑模态置信度矩阵非对角元的最大值及均值。     

基于遗传算法的传感器优化布置

为解决空间网格结构模态测试中的传感器位置优化布置问题,提高采集数据信息的完备性,采用遗传算法优化传感器布置位置.在解的编码过程中采用二维数组,每一行存储一个可行解;采用强制变异避免遗传算子操作过程中出现同一个位置重复布置的问题.为了提高收敛速度,将基于模态矩阵QR分解的传感器优化布置结果作为第一代父群.对单层球面网壳进行优化计算后,将基于遗传算法的优化结果和QR分解得到的结果进行了应变能指标和相关性矩阵(MAC)的比较,发现前者不仅在应变能指标有大幅度的提高,而且相关性矩阵也有相应改善.     

桥梁健康监测中三向传感器的测点优化布置方法

提出一种适用于大型桥梁结构的三维加速度传感器测点布置优化方法--三维有效独立法(简称EI3)。该方法将三向加速度传感器按Fisher信息矩阵准则进行优化布置。以悬臂梁为例,分别采用三维有效独立法、逐步累积法和遗传算法对传感器优化布置并相互验证。结果表明:三者吻合较好,但三维有效独立法能有效反映多自由度优化布置结果。最后三维有效独立法成功应用于九江长江大桥健康监测系统。     

交流伺服电机霍尔位置传感器关键技术综述

交流伺服电机在新能源、航空航天和家用电器领域应用广泛,转子位置信息和转速的获取是伺服驱动系统的关键所在。鉴于光电编码器和磁编码器大体积、高成本的弊端,以及无位置传感器技术的局限性,霍尔位置传感器驱动型交流伺服电机驱动技术成为该领域的研究热点。介绍了基于霍尔位置信号的高分辨率转子位置预估方法;从稳定性和可靠性角度出发,分析了霍尔传感器安装位置偏差及其偏差补偿技术、霍尔位置传感器故障在线诊断和容错控制策略。最后,总结了霍尔传感器驱动型交流伺服系统待解决技术问题。     

大跨度铁路钢桁斜拉桥传感器优化布置

为了解决大跨度铁路桥梁健康监测中的传感器优化布置问题,建立了基于改进自适应遗传算法的传感器优化布置方法。引入二重结构编码方法改进了遗传算法的个体编码方法。在最优保存策略中,采用自适应的部分匹配交叉和逆位变异方法,随适应度值的大小自动改变交叉概率和变异概率,确保布置结果收敛于全局最优解,克服了其他遗传算法应用于大型桥梁结构时收敛速度慢且易陷入局部最优的缺陷,加快了收敛速度。最后以某铁路钢桁梁斜拉桥健康监测系统的传感器优化布置为例,验证了该算法较基本遗传算法和广义遗传算法具有较好的全局寻优能力、计算效率和可靠性,所提方法可应用于实际铁路斜拉桥健康监测系统的传感器优化布置。     

结构损伤参量灵敏度分析的传感器数量位置优化

为判断结构是否存在一定水平的损伤,对结构健康监测系统中所需的加速度传感器的最小数目及其位置进行计算.以损伤参量的灵敏度技术为基础,根据结构损伤对各种损伤参量的影响范围的不同,以遗传算法为工具,针对各种损伤参量得出所需传感器的最小数目以及其配置位置.通过对19自由度的简支梁进行仿真分析,得到对于不同损伤参量进行损伤识别所需加速度传感器最小数目和位置,结果表明对于该算例,柔度法所需传感器数目较少,但是损伤位置比较难确定,而对于模态曲率和模态应变能所需传感器比较多.通过该布置方法可以对结构损伤情况的损伤位置有大致评估,对多损伤状态的最大损伤处有初步定位.     

空调风系统突发污染监测传感器优化布置分析

为实现空调风系统内传感器的优化布置,以期能在生化恐怖袭击对整个建筑影响较小时监测到污染物,基于遗传算法,以空调风系统最低污染物输出量为优化目标函数,研究风系统采用不同传感器数目、是否使用经优化的传感器布置方案及节点间距的选取和传感器精度对优化目标函数的影响.算例结果表明:针对某一特定风系统,所设传感器数量越多,得到的风系统最低污染物输出量越小,但当风系统中的传感器数目超过3个时,每增加一个传感器,系统污染物最低输出量占污染物总量的比仅降低约2.0%.考虑到单个传感器成本较高,因而该风系统宜采用的传感器数目为3个;当风系统采用3个传感器时,经优化后的方案能使优化目标函数值平均降低59.3%,且系统污染物最低输出量对传感器监测误差和长直管段节点间距的选取并不敏感.采用经遗传算法优化后的布置方案可使传感器在风系统向室内输出污染物量最小时监测到污染物,进而发出预警并反馈浓度信息,有助于建筑安控中心采取相应应急措施保障室内人员安全.     

基于通信质量约束的主轴热监测无线传感器布点优化

引入信息论和图论的相关方法,采用互信息量来描述测点温度与主轴热变形的相关性.通过图论中的邻接矩阵来表示无线传感器间的通信路径,利用Warshall算法判断图的连通性,得到传感器间的通信可达性,从而保证测点选择满足通信可靠性约束条件.采用人工鱼群算法求解在该约束条件下的大规模组合优化问题,在合理的时间耗费内得到可选测点组合的优化解.在数控机床主轴热误差建模实验中,通过有、无约束条件2种情况下的建模实验验证了该传感器方法的有效性     

基于可靠性的给水管网传感器多目标选址

针对蓄意污染事件下给水管网传感器优化选址问题,提出了以污染事件监测比例最大化、污染事件监测时间期望值最小化和选址方案可靠性最大化为设计目标的多目标优化选址模型. 结合一管网算例,利用EPANET2模拟污染入侵后管网结点的污染物浓度时间序列,通过蒙特卡洛方法获取污染事件监测时间矩阵;应用基于整数编码的非支配排序遗传算法-II (NSGA-II)求解该模型,给出了设计目标间的Pareto前沿面并对参数敏感性做了分析. 结果表明,传感器预算数目与可靠性时间标准对传感器选址结果有着显著影响. 提出的模型可用于对给水管网传感器选址问题的多个竞争目标进行权衡分析．     

基于小波和图论的空间结构传感器优化布置

针对小波智能方法的特点并运用图论理论，将空间结构或其一部分抽象为有向图。根据各杆件的连接关系确定距离矩阵，并运用Floyd算法，综合考虑结构模态动能和模态应变能等参数，提出了一种新的传感器优化布置方法。应用该法对一个单层网壳进行了传感器优化布置，通过数值模拟对节点上的加速度传感器信号进行特征提取，并运用支持向量机进行了损伤识别，通过对比分析，验证了所提出的传感器优化布置方法和小波智能方法的实用性和有效性。     

高耸结构实测测点布置方法的研究

在高耸结构动态响应实测中合理地布置传感器、减小测试费用、提高测试精度是非常重要的。对测点优化布置方法及其在高耸结构实测中的应用进行了研究，对4种适应度函数的型式进行了改进，并且通过一个具体的实例，说明了它们的实际应用方法。应用结果表明用该方法布置测点所测得的结果有比较高的精度。     

风环境视野下基于AI的高层住宅总图生成方法

针对高层居住区布局的自动生成方法和风速预测技术进行研究,设计主要用于住宅布局自动生成、风环境性能模拟与对比寻优的方法. 根据中国长三角地区居住区数据提取和建筑法规,提出遗传算法的适应度函数和优化目标,建立建筑布局自动生成算法;利用全卷积神经网络 (FCN) 的图像学习特点,构建基于全卷积神经网络的计算流体动力学 (CFD) 代理模型,得到优化布局的风速分布特征. 实验结果表明,所提出方法的误差在有效范围内. 此外,相比传统风环境模拟软件Phoenics,所提出方法能显著降低风环境模拟耗时,并有效避免建筑师个人经验的局限性问题. 该方法可以自动学习方案排布,快速得出特定容积率与地块条件下高层住宅布局的最优解法,为当今快节奏的建筑设计提供人居环境性能方面的指导.