基于混合遗传算法的桥梁监测传感器优化布置

利用混合遗传算法(Hybrid Genetic Algorithm,HGA)对南京长江大桥的监测传感器进行优化布置,得到了考虑不同的振型阶数和不同传感器数量的优化布置方案.优化结果表明,HGA高效、稳定,具有较强的全局搜索能力,在桥梁健康监测中有着广阔的应用前景.     

基于遗传算法的斜拉桥传感器优化布置研究

分析了传感器的类型、数量和位置在桥梁结构健康监测和诊断中的重要性,对桥梁结构传感器优化布点作了详细的分类及论述.分析了遗传算法的特点优点,并与传统优化算法作了比较.最后利用遗传算法搜索一座独塔不对称的协作梁大跨度斜拉桥结构的健康监测系统中传感器的最优布点.结果表明,用遗传算法进行传感器最优布点具有结果稳定可靠,收敛迅速的特点,能够满足系统的要求.     

基于灵敏度的平板结构多类型传感器优化布置

多类型传感器信息融合的损伤诊断是结构健康监测领域的一个热点方向,并且基于多种类型传感器信息融合的损伤识别技术必然依赖于考虑多传感器信息互补的传感器优化布置技术。因此,该文以灵敏度分析为理论基础,以结构损伤识别为目标,对于监测平板结构的加速度传感器、光纤光栅(FBG)应变传感器以及压电陶瓷(PZT)传感器三种类型传感器的位置与数目进行优化。分别考虑环境噪声、边界效应等因素,用灵敏度计算比较不同类型传感器(包括加速度传感器、FBG应变传感器和PZT传感器)达到相同损伤识别效果所需数目,分析各类型传感器对结构损伤敏感的布置位置,并研究能达到识别结构任意位置一定程度损伤所需多类型传感器总和最小的数目。最后,进行平板结构模型仿真分析,验证该方法有效性和可靠性。     

基于信息熵与谱有限元法的传感器优化布置

为从测量数据中获得尽可能多信息,减少待识别模型参数的不确定性,提出面向结构模型参数识别的传感器优化布置方法。为避免用静态形函数传统有限元方法建模对结构动力特性及传感器优化布置影响,采用高精确动力学法即谱有限元法对结构进行动力学建模。以结构模型参数识别结果的不确定性最小作为传感器优化布置准则,该不确定性程度通过信息熵标量指标量化,用贝叶斯统计系统识别法进行识别。采用整数编码遗传算法在所有可能的传感器配置组合中极小化信息熵指标,获得给定数目的传感器最优布置位置。通过弹性地基带弹性接头的周期管梁模型数值仿真及模型试验验证所提方法。     

基于自适应引力算法的桥梁监测传感器优化布置

针对桥梁健康监测中传感器布置优化问题,提出了一种基于自适应引力算法的传感器优化布置方法.以模态置信准则为基础,构造满足传感器优化布置的适应度函数;针对引力搜索算法开发能力不足,对衰减因子α进行了自适应改进.搜索初期α较小,粒子以较大步长进行全局搜索,增强了算法的搜索效率;搜索后期α较大,粒子以较小的步长进行局部搜索,提...     

基于数据融合的传感器优化布置方法

传感器优化布置是结构健康监测研究的重要内容,传感器数量和位置的选择直接关系到模态参数识别的效果及模型修正的结果等。为了达到布置在结构上的有限传感器能够测量并得到用于模态参数识别的最佳信息的目标,提出了基于数据融合的传感器优化布置方法。该方法以距离测度作为数据融合的融合度,首先通过对距离测度矩阵、支持度矩阵的计算,得到待选测点的综合支持度;其次,根据待选测点的综合支持度大小来确定传感器优化布置的位置;最后,以网架结构的传感器优化布置为例,运用峰值法进行自振频率识别,通过已选测点与未选测点识别效果的对比,验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的传感器优化配置

讨论了以损伤诊断为目标的传感器优化配置问题,以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,将目标函数的极小化问题转换为适应度函数的最大化问题,采用遗传算法对传感器的配置进行组合优化,针对满足组合优化中的约束条件问题提出了二重结构编码遗传算法,取得了满意的优化结果。算例表明,该方法应用于海洋平台模型损伤诊断的传感器优化配置是可行的,其结果优于序列法。     

基于分级免疫萤火虫算法的桥梁振动传感器优化布置研究

针对结构健康监测系统设计的振动传感器优化布置问题,在基本萤火虫算法的基础上引入等级划分策略和免疫机制,提出了一种分级免疫萤火虫算法。采用二重结构编码,弥补了基本萤火虫算法只能用于连续优化问题的不足;建立等级划分制度,使不同等级种群内部形成独立的搜索空间,维持了种群多样性,并让优质个体得以保留;引进免疫机制,进行萤火虫的选择、记忆、交叉和变异,增强了算法的全局搜索能力和局部寻优能力;文末利用足尺Benchmark桥梁模型,对算法参数进行了敏感性分析,并开展了振动传感器优化布置方案的选择。结果表明,与基本离散型萤火虫算法相比,分级免疫萤火虫算法的计算效率和寻优结果均有显著提升,能够很好地解决振动传感器优化布置问题。     

基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究

针对传感器优化配置组合优化问题,提出了一种基于模态置信度准则MAC的优化算法——自适应模拟退火遗传算法。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元的值极小为目标函数,针对满足传感器数量不变的约束条件问题,提出了二重结构编码遗传算法,并将传统的模拟退火算法改良后,作为一个独立的算子置于遗传算法进化过程中;为了避免出现过早收敛的现象,引入了自适应交叉和变异概率。算例结果表明该混合算法对传感器数目与位置同时实现了优化,得到了满足不同精度要求的传感器优化配置方案。     

基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置

为了解决桥梁结构健康监测中的传感器优化布置问题,以简支钢桁架梁桥为研究对象,以反映节点自由度模态应变能的系数来修正反映最大线性无关的有效独立法,提出了基于能量系数-有效独立法的传感器优化布置算法,使传感器布置方案进一步优化。实例分析表明,采用该方法所得的传感器布置方案用多种准则进行评价的结果都较好,既能保证测量振型向量的正交性,又能保证扩阶振型的准确性,并且有较强的抗噪声性能,是一种适合桥梁结构的较为理想的传感器优化布置算法。     

采用改进遗传算法的结构主动控制器优化布置

用改进遗传算法研究了主动控制机构在建筑结构上的优化布置问题，先利用瞬时最优方法确定目标函数，在进行遗传操作时，为避免因采用普通遗传算法中的交叉和基本变异操作而产生违反约束条件的个体，提出了一种改进的交叉方法，即利用识别码进行判断交叉，并采用了双基因座变异，以满足约束条件，数值算例和结果表明了本文所提方法行之有效，优化速度较快。     

Crack Identification of Steel Bar Based on Sensor Optimal Placement

Journal of Failure Analysis and Prevention - The traditional modal test of steel bars has two chief disadvantages of being time-consuming and having a complex detection operation. This paper...     

基于概率模型的光纤光栅传感网络优化布置

光纤光栅传感器相比与传统传感器,其特有的轴向敏感性决定了它的探测距离在传感器的不同方向上是有差异的,因此光纤光栅传感器的布置角度对于传感器网络的性能具有很大的影响。基于传统传感器的概率探测模型,本文提出了一种贴合光纤布拉格光栅传感器实际特点的探测模型,并通过实验验证了其正确性,继而利用这一模型,采用粒子群优化算法进行了光纤光栅传感网络的优化布置。最后,同不考虑布置角度的优化布置方法进行了比较,结果表明,在实际应用中考虑布置角度对于传感网络性能具有很大的提升。     

基于模态应变能分布的压电致动器/传感器位置优化遗传算法

本文由线弹性压电结构有限元动力方程,推导了压电智能结构的振动控制方程。建立了准确模拟层合压电结构动力行为的有限元模型。基于主结构模态应变能分布提出了一种新的优化目标函数,将压电致动器/传感器位置编号作为优化变量,建立了离散变量表示的智能结构优化问题,并通过二进制编码的遗传算法（GA）求解了该最优问题。以四边固支复合层合压电智能板为数值算例,采用比例反馈控制, 研究了最优位置配置致动器/传感器智能结构目标模态的控制效果。数值结果表明基于模态应变能分布的遗传算法所得优化解具有较好的振动控制效果。     

基于有效独立-总位移法的水工结构振测传感器优化布置

为了更好地解决大型水工结构振测传感器优化布置问题,以拉西瓦拱坝为研究对象,针对有效独立法所选测点能量较小的不足,提出基于有效独立-总位移法的传感器优化布置方法。运用模态保证准则、最大奇异值比、Fisher信息矩阵值和总位移幅值等评价方法对有效独立法、有效独立-总位移法和距离系数-有效独立法三种方法进行评价。研究表明,有效独立-总位移法可以使所测得的模态之间正交性、可观性更好,提高剩余测点的应变能,是一种有效实用的传感器优化布置方法。     

机敏杆压电扭转驱动器／传感器优化布置

提出一种由薄壁杆、压电扭转驱动器、压电传感器组成的机敏杆,针对机敏杆扭转振动控制中驱动器/传感器优化配置问题,对机敏杆的扭转振动进行了深入的研究,采用拉格朗日方程和假设模态法推导了机敏杆系统的动力学方程,建立了系统的状态空间表达式.将机敏杆划分为若干个位置单元,选取主动控制器的最大耗能作为优化准则,运用遗传算法获得了压电扭转驱动器/传感器的最佳配置位置及最优反馈增益.结果表明:所获得的最优位置、反馈增益是合理的,将驱动器/传感器同位配置在最优位置并实施相应的闭环最优控制,主动控制器的耗能最大,并能有效抑制机敏杆的扭转振动.     

基于遗传算法优化阻尼器空间位置的结构振动控制

通过对多层结构在二维地震动作用下的控制算法和控制机构布置准则的分析，建立了控制机构的布置优化模型，利用改进的遗传算法中二进制单点交叉，避免了用惩罚函数。以一栋带有阻尼器控制的结构为例，进行了数值计算和分析，结果与穷举法比较表明，本文优化算法是快速而有效的。     

Probability of Detection and Optimal Sensor Placement for Threshold Based Detection Systems

This paper provides a probabilistic analysis of simple detection systems which are based on thresholding feature values extracted from a sensor signal. For such systems, this paper explains how to calculate the probability of detection as a function of range from the sensor to the object of interest. This function is important in that it enables optimal positioning of a group of sensors, either maximizing detection rates for a given number of sensors or informing the minimum number of sensors necessary to achieve a desired probability of detection throughout an area. An example case study is presented, based on a novel approach to passive acoustic diver detection in noisy environments.      

基于改进遗传算法的DBN结构自适应学习算法

针对动态贝叶斯网络(dynamic bayesian network,DBN)是NP困难问题,提出基于改进遗传算法的DBN结构自适应学习算法.该算法计算最大互信息和时序互信息完成DBN结构搜索空间的初始化.在此基础上设计改进遗传算法,引入评分标准差构建交叉概率和变异概率的自适应调节函数,以降低结构学习过程陷入局部最优解...