• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      基于粒子群算法的應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置

      2022-07-10 03:59:11葉海林劉路李素貞
      四川建筑 2022年3期
      關(guān)鍵詞:粒子群算法

      葉海林 劉路 李素貞

      [摘? 要]:文章針對(duì)構(gòu)件損傷識(shí)別中應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置問題,提出基于粒子群算法的應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置方法,首先根據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷前后應(yīng)變振型的差異性,曲線擬合得到應(yīng)變傳感器的區(qū)域檢測(cè)概率模型,求解得到傳感器的最優(yōu)數(shù)目;其次,基于粒子群算法分別得到在2種不同的適應(yīng)度函數(shù)下的最優(yōu)解。這種方法最終建立起和損傷程度一一對(duì)應(yīng)的布置方案。算例分析表明:采用該方法在減少應(yīng)變傳感器數(shù)目的同時(shí),也能夠達(dá)到精確定位損傷桿件位置的目的。

      [關(guān)鍵詞]:損傷識(shí)別; 應(yīng)變傳感器; 優(yōu)化布置; 曲線擬合; 識(shí)別概率; 粒子群算法

      TV312A

      海洋平臺(tái)所處的環(huán)境十分惡劣,風(fēng)、浪、流、冰和海底地震等荷載作用對(duì)平臺(tái)的安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。同時(shí),由于環(huán)境腐蝕、海生物附著、構(gòu)件材料老化、疲勞損傷等都將成為威脅平臺(tái)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體抗力的因素,這些作用會(huì)使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,影響平臺(tái)結(jié)構(gòu)的服役安全性和耐久性[1]。因此需要對(duì)海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)及構(gòu)件進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè),確保海洋平臺(tái)的安全正常運(yùn)行[2]。

      總體來(lái)說(shuō),損傷識(shí)別的方法主要分為2類,第1類是常規(guī)檢測(cè)技術(shù)和手段,第2類是監(jiān)測(cè)技術(shù)。第1類的方法較為機(jī)械,工作量較大而效率較低,且安裝實(shí)現(xiàn)難度大,不易于連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),因此第2類方法得以廣泛的關(guān)注和研究。第2類方法即通過(guò)建立傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè),并對(duì)采集到的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行定量的評(píng)估。

      在傳感器網(wǎng)絡(luò)中,如果傳感器數(shù)目布置過(guò)少,則會(huì)大大降低識(shí)別精度;如果傳感器數(shù)目過(guò)多,會(huì)造成計(jì)算量加大,數(shù)據(jù)冗余,經(jīng)濟(jì)上也不可取。因此如何合理地選擇傳感器類型以及布置傳感器,從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)性和有效性的統(tǒng)一是傳感器優(yōu)化問題的關(guān)鍵[3]。目前傳感器的優(yōu)化布置方法主要大致分為2種,一種是傳統(tǒng)算法,如運(yùn)動(dòng)能量法[4]、QR分解法[5]、有效獨(dú)立法[6],這些算法都有各自的局限性;另一種是以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法為代表的非傳統(tǒng)算法,具有較高的優(yōu)化能力和全局能力,不易陷入局部最優(yōu)。以上的大多都是對(duì)加速度傳感器的布置方案進(jìn)行優(yōu)化,而針對(duì)應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置工作卻研究較少。李德春等[7]提出基于克隆選擇和離散粒子群的混合算法,并將該方法應(yīng)用在拉西瓦拱壩上的應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置中;高長(zhǎng)青等[8]以8 m天線臂架為研究對(duì)象,通過(guò)模態(tài)誤差貢獻(xiàn)率法(MER)法有效地解決了大型空間桁架結(jié)構(gòu)中應(yīng)變傳感器的布置問題;莫徽忠[9]提出基于改進(jìn)型遺傳算法的光纖光柵傳感器網(wǎng)布的優(yōu)化布置方法,對(duì)傳感器的布置角度進(jìn)行了優(yōu)化等等。不過(guò)以上研究?jī)H限于在規(guī)定傳感器數(shù)量的前提下研究最優(yōu)布置,在確定傳感器數(shù)目方面,缺少相應(yīng)的研究。而在傳感器布置方案中,確定傳感器的最優(yōu)數(shù)目也是非常重要的一環(huán)。

      本文以一導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)海洋平臺(tái)為對(duì)象,針對(duì)構(gòu)件損傷識(shí)別中應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置問題,提出了基于傳感器的區(qū)域檢測(cè)模型的最優(yōu)數(shù)目確定方法,并利用粒子群算法對(duì)應(yīng)變傳感器的最優(yōu)布置方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

      1 基于應(yīng)變模態(tài)的損傷識(shí)別方法及應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置技術(shù)框架

      當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生損傷時(shí),結(jié)構(gòu)的應(yīng)變模態(tài)會(huì)發(fā)生變化,同時(shí)也可以通過(guò)比較損傷前后應(yīng)變模態(tài)的改變進(jìn)行損傷定位。由此可定義結(jié)構(gòu)第i階的應(yīng)變模態(tài)差值見式(1)。

      Δεi,j=ψu(yù)ij-ψdij(1)

      式中:Δεi,j為損傷前后第i階模態(tài)j節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變模態(tài)差值,ψu(yù)ij、ψdij分別是損傷前、后第i階模態(tài)j節(jié)點(diǎn)的應(yīng)變模態(tài)。

      通過(guò)應(yīng)變模態(tài)差的突變從而確定損傷的位置,可以通過(guò)幅值的大小確定損傷的程度。

      相對(duì)于加速度傳感器,應(yīng)變傳感器在監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)損傷方面有其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì):靈敏度高,能感應(yīng)出極其微小的應(yīng)變,且應(yīng)變模態(tài)對(duì)桿件局部損傷較位移模態(tài)敏感;尺寸小,重量輕,適合較大規(guī)模布置;具有較好的環(huán)境適應(yīng)性,抗干擾能力強(qiáng),能在各種嚴(yán)酷環(huán)境中工作;對(duì)測(cè)試對(duì)象的影響較小等等。因此本文主要探討應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置問題。

      基于應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置問題,本文的總體框架主要分為2個(gè)步驟:第一,確定某損傷程度下對(duì)應(yīng)的應(yīng)變傳感器最優(yōu)數(shù)目;第二,通過(guò)尋優(yōu)算法(粒子群算法)迭代求得傳感器的最優(yōu)布置方案。最終建立起損傷程度、傳感器最優(yōu)數(shù)目及最優(yōu)方案一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。以下將2個(gè)步驟分別展開介紹。

      2 傳感器最優(yōu)數(shù)目的確定

      2.1 傳感器的區(qū)域檢測(cè)模型

      通常認(rèn)為傳感器的檢測(cè)概率是有一定范圍的。當(dāng)被檢測(cè)目標(biāo)位于傳感器的檢測(cè)范圍內(nèi),傳感器的檢測(cè)概率隨傳感器到被檢測(cè)目標(biāo)的距離增大而減小;當(dāng)被檢測(cè)目標(biāo)位于傳感器的檢測(cè)范圍之外,傳感器檢測(cè)到被檢測(cè)目標(biāo)的概率大大減小,幾乎完全不能被檢測(cè)到[9]。因此可以將這種檢測(cè)概率可以大致寫成式(2)。

      Pij=pijd≤d0

      0d≥d0(2)

      式中:pij表示傳感器檢測(cè)到被檢測(cè)目標(biāo)的概率,i表示傳感器的所在點(diǎn)號(hào),j表示被檢測(cè)目標(biāo)所在傳感器的所在點(diǎn)號(hào),d表示傳感器與被檢測(cè)目標(biāo)之間的距離,d0表示傳感器的檢測(cè)閾值距離。

      2.2 利用傳感器的區(qū)域檢測(cè)模型確定數(shù)目

      如果傳感器的數(shù)目為N,并假定損傷源為檢測(cè)目標(biāo),那么對(duì)于任意一個(gè)損傷源,傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有傳感器的檢測(cè)概率表示為式(3)[9]。

      Pj=1-∏Ni=1(1-Pij)(3)

      設(shè)定系統(tǒng)中有M個(gè)損傷源,那么傳感器檢測(cè)到系統(tǒng)中所有損傷源的概率平均值表達(dá)式見式(4)。

      P=∑Mj=1PjM (4)

      當(dāng)式(4)表示的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中所有傳感器對(duì)損傷源的檢測(cè)概率平均值達(dá)到最大值或趨于穩(wěn)定值時(shí),得到的傳感器的最小數(shù)目即可認(rèn)為是布置傳感器的最優(yōu)數(shù)目。

      3 傳感器最優(yōu)布置方案的確定

      3.1 傳感器的最優(yōu)布置原理

      對(duì)于一個(gè)多自由度系統(tǒng),它的運(yùn)動(dòng)方程見式(5)、式(6)。

      MX··+DX·+KX=P(5)

      X=qΦs+ε(6)

      式中:M、K分別為系統(tǒng)的質(zhì)量、剛度矩陣,D為結(jié)構(gòu)阻尼矩陣,P為外力作用。X為系統(tǒng)的位移向量,Φs為結(jié)構(gòu)的位移振型,q為模態(tài)坐標(biāo),ε代表均值為0,方差為σ2的高斯白噪聲的影響。

      系統(tǒng)的位移向量X可以通傳感器得到的模態(tài)向量線性無(wú)關(guān)信息得到,但模態(tài)坐標(biāo)q很難得到,一般要對(duì)其估計(jì),得到其估計(jì)值見式(7)。

      Na=(X-qΦs)T(X-qΦs)(7)

      當(dāng)Na取最小值時(shí),此時(shí)得到模態(tài)坐標(biāo)估計(jì)值。因此將Na對(duì)模態(tài)坐標(biāo)q求導(dǎo),令導(dǎo)數(shù)為零,可以得到模態(tài)坐標(biāo)的最小二乘估計(jì)值表達(dá)式為式(8)。

      =(ΦsTΦs)-1ΦsX(8)

      可以經(jīng)數(shù)學(xué)分析得到是模態(tài)坐標(biāo)q的無(wú)偏估計(jì)。此時(shí),計(jì)算q和的協(xié)方差為式(9)。

      C=1σ2ΦsTΦs-1=1σ2Q-1(9)

      式中:Q為Fisher信息陣,它能夠度量結(jié)構(gòu)響應(yīng)包含信息的多少,因此可以通過(guò)將Fisher信息陣行列式最大化來(lái)優(yōu)化傳感器設(shè)置[10]。

      3.2 粒子群算法(PSO)

      粒子群(PSO)算法最初是在1995年由Eberhart和kennedy受鳥群捕食行為的啟發(fā)而提出的,他的思想可以簡(jiǎn)單表述為:每個(gè)優(yōu)化問題的解空間里面的元素都可以看作為一個(gè)約束在搜索空間的粒子,每個(gè)粒子有一個(gè)速度向量來(lái)決定他們飛翔的方向和距離,而這些所有的粒子都有一個(gè)被目標(biāo)優(yōu)化的函數(shù)(稱之為適應(yīng)度函數(shù))決定的適應(yīng)度值,然后粒子們就追隨在解空間中的搜索最優(yōu)的位置。粒子群的主要是通過(guò)迭代首群隨機(jī)粒子,通過(guò)迭代找到最優(yōu)解的過(guò)程。在每一次迭代中,粒子下一時(shí)刻的速度和位置由3個(gè)方面決定[11]:

      (1)粒子當(dāng)前的速度,用來(lái)說(shuō)明粒子目前的狀態(tài)。

      (2)個(gè)體的歷史最優(yōu)位置,使粒子有較強(qiáng)的自我歷史搜索能力。

      (3)群體最優(yōu)位置,這是一種共享信息,使粒子具有較好的全局搜索能力。

      其數(shù)學(xué)描述為:一個(gè)由q個(gè)粒子組成的粒子群在D維搜索空間中以一定速度飛行,每個(gè)粒子都有當(dāng)前位置、歷史最好位置和速度3個(gè)屬性。假設(shè)當(dāng)前為第t代,那么對(duì)于D維搜索空間中的第i個(gè)粒子可以表示為:

      粒子位置:Xti=xti1,xti2,xti3…xtiD

      粒子速度:Vti=vti1,vti2,vti3…vtiD

      粒子的當(dāng)前個(gè)體最優(yōu):Pti=pti1,pti2,pti3…ptiD

      當(dāng)前群體最優(yōu):Pg=pg1,pg2,pg3…pgD

      此時(shí)計(jì)算各個(gè)粒子的適應(yīng)值,因此可以確定在第t代時(shí)每個(gè)粒子的當(dāng)前最優(yōu)位置和當(dāng)前群體最優(yōu)位置,然后根據(jù)當(dāng)前速度、個(gè)體最優(yōu)位置和群體最

      優(yōu)位置3個(gè)方面來(lái)更新它的的速度和位置,即式(10)、式(11)[12]:

      vt+1id=ωvtid+c1r1ptid-xtid+c2r2pgd-xtid(10)

      xt+1id=xtid+vt+1id(11)

      式中:vtid表示第i個(gè)粒子第t次迭代過(guò)程中第d維的速度;i=1,2…q,q為種群中粒子數(shù)目;t=1,2…Tmax,Tmax表示最大迭代次數(shù);d=1,2…D表示搜索空間的維數(shù);c1、c2為加速系數(shù),其作用是調(diào)節(jié)粒子速度,使其在使得自我和社會(huì)認(rèn)知能力上保持均衡,一般取正常數(shù);r1、r2為[0,1]上均勻分布的隨機(jī)數(shù);ω稱為慣性權(quán)重,其作用是用來(lái)表明當(dāng)前速度對(duì)下一時(shí)刻粒子速度的影響。從表達(dá)式可以看出,慣性權(quán)重越大,粒子當(dāng)前速度的影響越大,有利于跳出局部極值點(diǎn);反之,慣性權(quán)重越小,粒子當(dāng)前速度的影響越小,有利于算法的收斂性。線性遞減慣性權(quán)重表達(dá)式(12)。

      ω=ωmax-ωminTmax-NTmax+ωmin(12)

      式中:ωmax、ωmin分別表示為表示慣性權(quán)重的最大值和最小值,0.1≤ωmin≤ωmax≤0.9;N、Tmax分別表示當(dāng)前迭代次數(shù)和最大迭代次數(shù)。

      粒子群算法的具體步驟[13](圖1):

      步驟1:初始化群體;步驟2: 計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值;步驟3: 比較粒子適應(yīng)度值與個(gè)體最優(yōu)值Pi,如果優(yōu)于Pi,則將當(dāng)前的位置作為Pi;步驟4:比較所有粒子中個(gè)體最優(yōu)值Pi與群體最優(yōu)值Pg,如果Pi優(yōu)于Pg,則將該粒子的個(gè)體極值Pi設(shè)置為Pg;步驟5:根據(jù)式(10)和式(11)更新粒子的速度和位置;步驟6:當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到最大迭代次數(shù)時(shí),停止運(yùn)算,且輸出Pg及對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值,否則轉(zhuǎn)到步驟2。

      3.3 基于粒子群算法(PSO)的應(yīng)變傳感器最優(yōu)布置的實(shí)現(xiàn)流程

      應(yīng)變傳感器最優(yōu)布置流程見圖2。

      4 算例分析

      4.1 算例概況

      以一海洋觀測(cè)塔(平臺(tái))作為數(shù)值分析算例?;緮?shù)據(jù)為:該觀測(cè)塔水深70 m,總高度114 m,其中導(dǎo)管架部分13.5 m,其上的風(fēng)塔100 m,生活平臺(tái)高0.5 m,以及結(jié)構(gòu)各部分構(gòu)件幾何尺寸見表1。

      4.2 建立有限元模型

      管架平臺(tái)模型主要采用了4種單元模型:PIPE16,PIPE59,BEAM4,及SHELL181。下部導(dǎo)管架和上部甲板框架的主要豎向支撐構(gòu)件采用PIPE59 單元,泥線以下采用PIPE16 單元,甲板平面下的支撐結(jié)構(gòu)采用BEAM4 單元,水平甲板采用SHELL181 單元。風(fēng)塔全部采用PIPE16 單元(圖3)。

      (1)PIPE16 單元由外徑和壁厚確定。

      (2)PIPE59 單元截面由外徑、壁厚、法向曳力系數(shù)、法向慣性系數(shù)、內(nèi)部液體密度、外部附著物密度、外部附著物厚度確定。

      (3)BEAM4 單元截面形式選用矩形,單元參數(shù)包括截面的高度、寬度、面積和截面慣性矩。

      (4)SHELL181 單元參數(shù)包括四節(jié)點(diǎn)處的厚度。

      有限元模型采用同一種鋼材,彈性模量2.1×1011 Pa,泊松比0.3,密度7 850 kg/m3 ,屈服強(qiáng)度360 MPa 。

      4.3 模態(tài)分析

      利用Ansys對(duì)該模型的前5階模態(tài)進(jìn)行分析,提取結(jié)構(gòu)的頻率和振型分別如表2和圖4所示。

      4.4 應(yīng)變傳感器最優(yōu)數(shù)目確定

      考慮到實(shí)際應(yīng)變傳感器可能的布置情況,關(guān)于應(yīng)變傳感器數(shù)目的確定及其最優(yōu)布置,僅討論應(yīng)變傳感器布置在泥面上主導(dǎo)管架桿件中部的情況。

      首先應(yīng)計(jì)算應(yīng)變傳感器的區(qū)域檢測(cè)概率模型。本文計(jì)劃流程如下:模擬桿件的損傷,繪制損傷前后的損傷桿件應(yīng)變振型差值曲線[15],通過(guò)對(duì)該差值曲線進(jìn)行擬合(指數(shù)擬合),得到傳感器的應(yīng)變差值隨距離變化的表達(dá)式,可以近似認(rèn)為該表達(dá)式為傳感器檢測(cè)概率模型。在不考慮系統(tǒng)中各傳感器的差異和構(gòu)件各處發(fā)生損傷的概率差異的條件下,系統(tǒng)中各個(gè)傳感器的區(qū)域檢測(cè)概率模型均一致。得到的應(yīng)變差值曲線及曲線擬合的結(jié)果分別如圖5和表3所示。

      得到傳感器的區(qū)域檢測(cè)概率模型后,組建系統(tǒng)的檢測(cè)損傷平均概率表達(dá)式,并對(duì)其最大化,得到相應(yīng)傳感器的數(shù)目,即認(rèn)為得到該損傷程度下的應(yīng)變傳感器的最優(yōu)數(shù)目,結(jié)果見表4。

      4.5 應(yīng)變傳感器的最優(yōu)布置方案

      根據(jù)最優(yōu)數(shù)目的結(jié)果,選取測(cè)點(diǎn)數(shù)目為5、8、10時(shí),分別采用粒子群算法對(duì)應(yīng)變傳感器進(jìn)行最優(yōu)化布置。選取的優(yōu)化準(zhǔn)則有f1和 f2,具體的表達(dá)式見式(13)、式(14)[7]:

      f1=αdet(Q)=αdet(ΨTΨ)(13)

      f2=β∑mr-1∑ni-1ψ2ir∑ni-1ψ2irdet(ΨTΨ)(14)

      式(13)中,Q為Fisher信息矩陣;式(14)中,α、β為調(diào)整參數(shù),作用是將適應(yīng)度值可以根據(jù)要求調(diào)節(jié)其范圍。

      f2引入了能量的概念,目的是使測(cè)點(diǎn)的模態(tài)應(yīng)變能量與目標(biāo)模態(tài)線性無(wú)關(guān)?;?種適應(yīng)度函數(shù)的優(yōu)化配置結(jié)果如表5所示。

      為了比較此2個(gè)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算下應(yīng)變傳感器布置方案的性能,分別選取模態(tài)應(yīng)變能和應(yīng)變模態(tài)相關(guān)系數(shù)2種特征量對(duì)2個(gè)適應(yīng)度函數(shù)得到的方案進(jìn)行計(jì)算選優(yōu)。2種特征量的表達(dá)式見式(15)、式(16)[7]:

      E=∑mr-1∑ni-1ψ2ir∑ni-1ψ2ir(15)

      MACij=ΨTiΨj2ΨTiΨiΨTjΨj(16)

      基于以上2種特征量,測(cè)點(diǎn)數(shù)目為5、8、10情況下2種適應(yīng)度函數(shù)的尋優(yōu)性能比較見表6。

      從表6可以看到,第2個(gè)適應(yīng)度函數(shù)所對(duì)應(yīng)的方案在模態(tài)應(yīng)變能和應(yīng)變模態(tài)正交系數(shù)方面均優(yōu)于第1個(gè)適應(yīng)度函數(shù)。因此選用第2個(gè)適應(yīng)度函數(shù)下的最優(yōu)布置方案,得到的最優(yōu)布置方案如圖6所示。

      為了驗(yàn)證所得布置方案的有效性,分別設(shè)置不同的損傷工況,以檢驗(yàn)是否能夠通過(guò)上述布置方案較為準(zhǔn)確地判斷損傷位置。設(shè)置的損傷工況及桿件編號(hào)、應(yīng)變傳感器編號(hào)說(shuō)明見表7和圖6。

      分別提取損傷前后應(yīng)變傳感器所測(cè)得的桿件的應(yīng)變模態(tài),并作差得到應(yīng)變模態(tài)差值,可得到損傷前后的應(yīng)變模態(tài)差值,如圖7~9所示。從圖中可以看出,損傷構(gòu)件所在層的桿件應(yīng)變差值均有明顯突變,因此利用上述的應(yīng)變傳感器布置方案均可以有效對(duì)損傷構(gòu)件的所在層號(hào)進(jìn)行定位,傳感器布置方案有效。

      5 結(jié) 論

      (1)針對(duì)應(yīng)變傳感器的優(yōu)化布置問題,本文采用了2步走的流程。第一,傳感器最優(yōu)數(shù)目的確定;第二,確定應(yīng)變傳感器數(shù)目的前提下采用粒子群算法對(duì)布置方案進(jìn)行優(yōu)化。

      (2)關(guān)于傳感器數(shù)目的討論,首先模擬了桿件的損傷,通過(guò)損傷前后的損傷桿件應(yīng)變振型的差值,繪制差值曲線,通過(guò)對(duì)該差值曲線進(jìn)行擬合,得到傳感器的應(yīng)變差值隨距離變化的表達(dá)式,可以近似認(rèn)為該表達(dá)式為傳感器區(qū)域檢測(cè)概率模型。在不考慮系統(tǒng)中各傳感器的差異和構(gòu)件各處發(fā)生損傷的概率差異的條件下,建立起系統(tǒng)中各個(gè)傳感器檢測(cè)到損傷的概率表達(dá)式對(duì)該表達(dá)式取得最大或趨于穩(wěn)定時(shí)計(jì)算得到的傳感器的數(shù)目即為該損傷程度下傳感器的最優(yōu)數(shù)目,不過(guò)該方法只能用于粗略估計(jì)所需要的應(yīng)變傳感器數(shù)目。

      (3) 針對(duì)傳感器最優(yōu)布置方案問題,方法采用粒子群算法。首先針對(duì)此結(jié)構(gòu)選取了2個(gè)目標(biāo)函數(shù)(稱之為適應(yīng)度函

      數(shù)),分別計(jì)算得到2種不同的優(yōu)化結(jié)果,最后根據(jù)模態(tài)應(yīng)變能和應(yīng)變模態(tài)正交系數(shù)兩個(gè)特征量比較了2種適應(yīng)度函數(shù)的尋優(yōu)性能優(yōu)劣,最后擇優(yōu)選擇較優(yōu)適應(yīng)度函數(shù)下的優(yōu)化布置方案。

      (4) 最后對(duì)所得的應(yīng)變傳感器布置方案進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明利用布置方案均可以對(duì)損傷桿件所在層號(hào)進(jìn)行定位,傳感器布置方案有效。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 錢曉東, 馬汝建. 基于模態(tài)參數(shù)的海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)損傷診斷[J]. 濟(jì)南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 25(4):383-386.

      [2] Yang Chen J.Damage detection in offshore platflom by the random decrement technique[J].Journal of Resource Technology,ASME, 1984,106(1):33—38.

      [3] 吳子燕, 代鳳娟, 宋靜, 等. 損傷檢測(cè)中的傳感器優(yōu)化布置方法研究[J]. 西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 25(4) :503-507.

      [4] Worden K,Burrows A P.Optimal sensor placement for fault detection[J].Engineering Structures,2001,23(8):885-901.

      [5] Schedlinski C,Link M.An approach to optimal pick up and exciter placement[C]f//Proceedings of 14th International Modal Analysis Conference.Dearborn,USA, 1996:376-382.

      [6] Kammer D C.Sensor placement for on-orbit modal identification and correlation of large space structures[J]. AIAA Journal,1991,26(1):104-121.

      [7] 李德春, 何龍軍, 陳媛媛, 等. 基于改進(jìn)粒子群算法的應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置[J]. 振動(dòng).測(cè)試與診斷, 2014, 34(4):610-615.

      [8] 高長(zhǎng)青, 杜敬利, 張騰. 基于模態(tài)誤差貢獻(xiàn)率的應(yīng)變傳感器優(yōu)化布置[J]. 機(jī)械工程師, 2018(4):59-62.

      [9] 莫徽忠. 基于遺傳算法的光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化布置研究[J]. 科技通報(bào), 2016, 32(6):172-176.

      [10] Abdullah M M,Richardson A,Jameel H.Placement of sensors/ actuators on civil structures using genetic algorithms [J]. Earthquake Engineering and Structural Dynamics,2001,30(8):1167 -1184.

      [11] 趙建華, 張陵, 孫清. 利用粒子群算法的傳感器優(yōu)化布置及結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2015(1):79-85.

      [12] 朱喜華, 李穎暉, 李寧, 等. 基于改進(jìn)離散粒子群算法的傳感器布局優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 電子學(xué)報(bào), 2013(10):2104-2108.

      [13] Chau K W.Particle swarm optimization training algorithm for ANNs in stage prediction of Shing Mun river[J]. Journal of Hydrology,2006,329(3-4):363-367.

      [14] 曲麗敏. 體育館結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中傳感器優(yōu)化布置研究[D]. 山東:青島理工大學(xué)建筑與土木工程系,2016.

      [15] 蔣濟(jì)同, 于紅理. 基于應(yīng)變模態(tài)差的海洋平臺(tái)構(gòu)件的損傷識(shí)別研究[J]. 災(zāi)害學(xué), 2010, 25(S1):67-70.

      猜你喜歡
      粒子群算法
      幾種改進(jìn)的螢火蟲算法性能比較及應(yīng)用
      基于支持向量機(jī)的短期電力負(fù)荷預(yù)測(cè)
      基于云計(jì)算平臺(tái)的資源調(diào)度優(yōu)化研究
      一種基于高維粒子群算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究
      基于PSODE混合算法優(yōu)化的自抗擾控制器設(shè)計(jì)
      蟻群算法的運(yùn)用及其優(yōu)化分析
      電力市場(chǎng)交易背景下水電站優(yōu)化調(diào)度研究
      基于粒子群算法的產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性組合評(píng)價(jià)研究
      無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟初始結(jié)構(gòu)生成研究
      交通堵塞擾動(dòng)下多車場(chǎng)車輛路徑優(yōu)化
      商(2016年5期)2016-03-28 18:10:26
      永清县| 台南县| 广东省| 玉田县| 虹口区| 北碚区| 城固县| 自贡市| 北海市| 会泽县| 乌兰县| 遵义市| 旬邑县| 新建县| 赤峰市| 龙里县| 大邑县| 花莲县| 罗江县| 静乐县| 怀安县| 土默特左旗| 黔南| 盐边县| 古田县| 兴义市| 海伦市| 海晏县| 车致| 涞水县| 互助| 临沭县| 孟州市| 汉源县| 邯郸县| 黔西| 昔阳县| 定兴县| 神农架林区| 渝北区| 星座|