一种结构健康监测的传感器优化布置算法

在对建筑结构进行健康监测或损伤检测时,通常需要进行结构的模态测试．传感器布设的位置与数 量则对模态试验结果起着至关重要的影响．提出了一种基于奇异值分解的传感器布置新算法．首先根据线 性模型估计理论,将待监测的目标模态振型视为线性模型的设计矩阵,利用奇异值分解的算法,将设计矩 阵分解,根据各个自由度对目标模态振型贡献进行传感器优化布置方案的设计．     

结构健康监测传感器优化布置的混合算法

提出了一种基于模型减缩和线性模型估计理论的、用于建筑结构健康监测中传感器布置的新算法．根据选定的主、从自由度，用改进减缩系统方法来减少初始结构的自由度数目．然后，基于线性模型估计，以所选定的目标模态为线性模型的设计矩阵，用奇异值分解处理设计矩阵．用分解后的前几个左奇异向量计算每一个自由度对于结构模态的贡献．最后用迭代算法来确定所需的传感器数量和位置．算例表明，此种混合算法适用于建筑结构监测的传感器布置计算．     

混凝土泵车臂架结构健康监测传感器优化布置

为实现混凝土泵车臂架类柔性多体结构健康监测的应变传感器优化布置,首先,利用各待选测点应变信号的相关系数构建了模糊支持度矩阵,计算了各待选测点的综合支持度;然后,将待选测点应力水平、传感器安装难易程度、测点安全性、应力梯度等因素进行了分级及标准量化;接着,利用层次分析法确定了各个因素的权重关系;最后,利用综合评价法对待选测点进行优化,确定了健康监测测点的最优位置.文中还以某四节臂架泵车为例,选择4种工况分别对其应变传感器的布置进行了优化,结果证明了该综合评价方法的稳定性和可行性.     

特高压输电塔双向动态监测传感器的优化布置

结合三维动态测点优化布置的有效独立法(EFI3)和改进的一维有效独立法,提出同时考虑双向测点优化布置的有效独立法(EFI2)。采用二维空间相互正交方向的节点振型作为输入,根据模态振型最大线性无关性和较大能量分布原则,EFI2法将同时优化双向的测点布置。以某大跨越特高压输电塔为工程背景,运用EFI2法优化其顺导线和横导线向加速度测点布置,并选用两种评估标准分析测点布置的优化效果。结果表明:对同时考虑空间二维振动的大跨越特高压输电塔结构,EFI2法能得到较为理想的测点布置方案。     

海洋平台立管的传感器优化布置

为了满足海洋平台结构健康监测和损伤识别的要求,提出了一种以协调模态可观测性与损伤可识别性为目标的传感器优化布置方法。首先根据结构运动方程,利用损伤导致结构响应的变化,推导了结构响应与模态、损伤灵敏度的近似解析解。其次,建立包含模态信息和损伤灵敏度信息的传感器优化数学模型。最后利用奇异值分解方法,发展了一种以信息矩阵最大和条件数最小为目标的迭代算法。海洋平台立管的数值算例表明:该方法能够为海洋平台立管的健康监测提供可行的布点方案。     

润扬大桥结构健康监测策略

对建立大跨桥梁结构健康监测系统的关键问题--大跨桥梁结构健康监测策略进行了分析研究,阐述了大跨桥梁结构健康监测项目的选择依据、传感器优化布设的原则与主要依据、传感器选择的原则等.提出了综合考虑大桥的结构特点和各个方面对系统功能的要求,通过费用-效益比分析,确定长期监测和周期检测内容的项目选择原则.关于传感器的布设,提出了遵循从状态评估的需要出发,以有效和经济为目标,使测点能够发挥最大效应的原则,综合结构安全评估、传感器布设优化理论等因素进行优化布设的方法.在有限元分析的基础上,应用遗传算法进行了润扬大桥结构健康监测系统振动和应变传感器优化布置的理论分析.然后进行了润扬大桥结构健康监测传感器系统的总体设计.     

状态监测振动传感器优化布置理论及应用

提出了一种旋转机械的轴向及径向振动传感器布置方法.利用有限元分析方法对单跨转子系统和引入不同联轴节的多跨系统进行谐响应分析,在同一激振力下,比较靠近轴承及远离轴承处的振动测点水平方向振动响应结果,以及引入不同联轴节的多跨转子系统的两跨间响应的变化.结果表明:当需要在靠近轴承座的地方选择振动测点时,为了提高振动测点的灵敏...     

基于振动的土木工程结构健康监测研究进展

阐述了实施土木工程结构健康监测的必要性和迫切性,介绍了实施基于振动的结构健康监测的程序． 重点讨论了传感器的优化布置、损伤识别方法等健康监测中的关键问题．     

大跨斜拉桥基于遗传算法的传感器优化布置方法

以润扬大桥斜拉桥为研究对象,分析了基于遗传算法的加速度传感器优化布置实施的过程,包括传感器布设位置的编码以及控制参数、目标函数和评价指标的选取.探讨了遗传算法目标函数类型、需要监控的振型数量等因素对优化布置方案的影响,提出了Gramian矩阵行列式值、MAC矩阵非对角元均方根、MAC矩阵非对角元最大值、Gramian矩阵元素和以及模态应变能这5种可行的优化布置方案评价指标,分析了多目标函数优化布置方法与单目标函数方法相比的优越性.研究结果表明,Gramian矩阵行列式是较优越的目标函数,并建议采用Gramian矩阵行列式值、MAC矩阵非对角元均方根和MAC矩阵非对角元最大值作为布点方案的评价指标.利用基于环境激励的斜拉桥现场测试数据对以上计算得到的优化布置方案和结论进行了验证.     

利用粒子群算法的传感器优化布置及结构损伤识别研究

为了合理布置结构健康监测系统中传感器的位置及满足结构损伤识别的要求,提出了一种基于改进粒子群算法的传感器优化布置方法。首先以模态保证准则(MAC)矩阵的最大非对角元极小化为目标,构造出满足优化条件的适应度函数,并采用改进的粒子群算法搜索出传感器的最佳布设位置;其次,利用振型扩充技术把有限测点的测量模态数据扩充为完整自由度模态数据,并利用所提损伤识别方法进行结构损伤识别;最后,通过一个二维平面桁架结构算例对所提方法进行有效性验证。数值结果表明,所提传感器布设方法能够高效地搜索出给定数目的传感器优化位置,且利用其优化结果能够准确地识别出结构的损伤位置和程度。     

结构健康监测新技术——智能传感网络

智能传感器用于结构健康监测是近几年出现的一项新技术。文章介绍了这项技术的构成,出现背景和特点,并分析了和传统的有线传感网络的差别。指出智能传感网络已成为大型结构健康监测系统的最佳选择。     

基于QPSCO算法的传感器优化配置

针对以曲线拟合为目标的传感器配置问题,提出了一种基于量子粒子群协同优化(Quantum-behaved particle swarms cooperative optimization,简称QPSCO)算法的传感器优化配置方法.在QPSCO算法中,采用双层的多粒子群协同优化结构,同时引入参数变异策略,在扩大搜索范围的同时加快该算法收敛;将加权最小二乘法的误差平方和引入适应度函数中,以提高传感器位置曲线的拟合精度,从而实现传感器的优化配置.实验结果表明,该方案应用于土壤信息采集系统,不仅可以达到比粒子群优化(Particle swarm optimization,简称PSO)算法和量子粒子群优化(Quantum-behaved particle swarm optimization,简称QPSO)算法更好的寻优结果,而且具有比遗传算法更理想的位置拟合精度,是一种有效可行的传感器配置方法.     

传感器优化布设在桥梁健康监测中的应用

回顾了振动模态分析技术中关于传感器最优布点方法的研究,针对桥梁结构健康监测中有关指纹析识别以及模型修正所需的模态动态信息,提出了一套传感器优化布设的方案,目的在于迅速有效地从一个自由度繁杂的结构模型中选择出关键的测点位置,在含噪声的环境中实现对结构状态改变信息的最优采集,改善早期对大型柔性结构的整体探伤能力。     

适用于遗产建筑的结构健康监测系统

遗产建筑具有极其宝贵的历史、文化、艺术和科学研究价值,结构安全是保证其价值存在的重要基础.结构健康监测系统目前广泛应用于土木工程的重大或复杂结构,以辅助对结构安全状况进行判断.文中分析了适用于遗产建筑的结构健康监测系统的构架、基本技术及国内外应用情况.通过在某藏式古建筑上的监测试验,验证了遗产建筑的结构健康监测系统,并对其在遗产建筑上应用的特殊性及存在的问题进行了讨论.     

基于光纤传感网络的航空航天复合材料结构健康监测技术研究现状

概述了光纤传感器的分类及特点, 详细介绍了光纤传感器在航空航天复合材料结构健康监测中的应用和发展状况, 包括Boeing公司、Airbus公司、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA) 等对光纤传感器进行的应用研究. 指出了光纤传感网络在相关应用中应考虑及有待解决的一些问题, 展望了基于该类传感器的健康监测技术在航空航天领域中的应用前景.     

抵御传感器故障的圆盘极点可靠配置

对于线性系统,研究了考虑传感器故障的圆盘极点可靠控制设计问题.使用了比离散故障模型更实用和一般的连续故障模型,给出了将极点可靠配置在指定圆盘内可靠控制存在的充分条件.通过求解线性矩阵不等式完成动态输出反馈可靠控制器的设计.仿真例子不仅说明了可靠控制的有效性,而且说明了可靠配置的必要性.     

基于监测数据的桥梁结构可靠性评估

桥梁结构健康监测系统能有效监测影响桥梁结构的各种作用及其在结构上产生的效应,可为准确评估桥梁结构的各种性能提供信息.影响桥梁结构性能的因素具有随机性,基于概率的方法是处理随机性的有效工具.研究了结构健康监测与可靠性评估相结合的桥梁结构性能评估方法.分析了纵向应变监测信号的特点,提出一种新的监测信息处理方法.结合工程实例,验证了该方法的可行性,并对可靠性评估结果进行分析.