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基于增秩Kalman滤波的移动车辆荷载在线识别 被引量：8
1
作者 张超东 黎剑安 张浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期87-95,共9页
提出了一种基于增秩Kalman滤波(augmented Kalman filter,AKF)的移动车辆荷载在线识别方法。将车辆荷载向量与桥梁结构状态向量联立构成增秩状态向量,基于AKF算法,利用桥梁状态空间方程和少量振动响应获得增秩状态向量的无偏最小方差估... 提出了一种基于增秩Kalman滤波(augmented Kalman filter,AKF)的移动车辆荷载在线识别方法。将车辆荷载向量与桥梁结构状态向量联立构成增秩状态向量,基于AKF算法,利用桥梁状态空间方程和少量振动响应获得增秩状态向量的无偏最小方差估计,进而实时识别车辆荷载。以简支梁-弹簧质量车桥耦合系统为数值分析对象,研究了基于AKF算法的移动车辆荷载识别方法的可行性和准确性,详细讨论了路面不平度、车速、噪声、传感器组合和采样频率对识别误差的影响。结果表明,所提方法能准确识别荷载,且对噪声和车速不敏感。 展开更多
关键词 移动荷载识别 车桥耦合系统 增秩Kalman滤波(AKF) 不适定性问题
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基于增秩Kalman滤波的动态荷载识别和结构响应重构 被引量：7
2
作者 张超东 黎剑安 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2021年第7期665-674,共10页
针对传统的荷载识别方法受不适定性问题影响导致识别误差较大,且受传感器数上的限制也无法监测所有结构易损伤位置处振动响应的问题,提出了一种基于增秩Kalman滤波(augmented Kalman filter,AKF)算法的动态荷载识别和结构响应重构方法.... 针对传统的荷载识别方法受不适定性问题影响导致识别误差较大,且受传感器数上的限制也无法监测所有结构易损伤位置处振动响应的问题,提出了一种基于增秩Kalman滤波(augmented Kalman filter,AKF)算法的动态荷载识别和结构响应重构方法.基于结构状态空间方程,形成由荷载向量和状态向量组成的增秩状态向量(augmented-rank state vector,ASV),利用Kalman滤波算法获得增秩状态向量的最小方差无偏(minimum variance unbiased,MVU)估计,实现了状态和荷载向量的同时识别.结合最优状态估计和观测矩阵,实现了未布置传感器处的结构动力响应重构.通过三个有限元案例,初步验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,当荷载位置固定或移动时,所提方法均能有效地识别荷载和重构响应,精度较高且对测量噪声不敏感.传感器的种类、数量和布置位置对荷载识别和响应重构精度会有一定影响. 展开更多
关键词 增秩Kalman滤波 荷载识别 响应重构 结构健康监测
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融合注意力机制和Bi-LSTM网络的车辆辅助桥梁损伤评估
3
作者 曾琰 冯东明 黎剑安 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1089-1097,共9页
基于车辆辅助的桥梁损伤识别具有巨大应用潜力,但仍难以从多源监测数据中提取损伤敏感特征,进而准确评估桥梁损伤状态。为此,提出了基于长短时记忆网络的注意力加权特征融合模型(ALFF-Net)。该模型通过预置数据重构层,提高了Bi-LSTM单... 基于车辆辅助的桥梁损伤识别具有巨大应用潜力,但仍难以从多源监测数据中提取损伤敏感特征,进而准确评估桥梁损伤状态。为此,提出了基于长短时记忆网络的注意力加权特征融合模型(ALFF-Net)。该模型通过预置数据重构层,提高了Bi-LSTM单元对时间序列多尺度特征信息的感知能力。同时结合注意力机制和特征融合策略,降低了深度神经网络下游分支的预测难度,进一步提升了模型对序列数据重要依赖关系的建模能力。通过车-桥耦合仿真生成了不同路面不平整度和车速下的监测数据集,对ALFF-Net模型的桥梁损伤识别性能进行综合测试。结果表明:ALFF-Net模型较经典LSTM网络在显著降低计算成本的同时,损伤识别准确率最高可提升19.30%,且各级路面不平整度下的识别误差均小于3%。进一步地,通过对比ALFF-Net模型在不同监测数据驱动方案下的识别精度,验证了协同多源监测数据的桥梁结构损伤检测结果更为鲁棒。 展开更多
关键词 桥梁损伤评估 车-桥耦合振动 长短时记忆网络 注意力机制 特征融合
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基于贝叶斯推理和桥梁位移响应的移动车辆荷载识别
4
作者 万桂军 黎剑安 《南京工程学院学报（自然科学版）》 2024年第2期50-56,共7页
考虑到移动车辆荷载信息对于桥梁设计、运营和维护的重要性,提出基于桥梁动态位移响应识别桥上动态车辆荷载的方法.构造桥梁动态位移响应与动态车辆荷载的关系,通过贝叶斯推理方法反演移动荷载.建立车桥耦合模型进行验证,分析传感器数... 考虑到移动车辆荷载信息对于桥梁设计、运营和维护的重要性,提出基于桥梁动态位移响应识别桥上动态车辆荷载的方法.构造桥梁动态位移响应与动态车辆荷载的关系,通过贝叶斯推理方法反演移动荷载.建立车桥耦合模型进行验证,分析传感器数量及环境噪声对识别精度的影响.结果表明,在桥上布置至少两个位移传感器时,该方法可以有效识别动态车辆荷载,且传感器数量、位置不影响识别精度;但环境噪声会增加动态车辆荷载的识别误差,通过增加传感器数量可以解决该问题. 展开更多
关键词 车桥耦合系统 荷载识别 贝叶斯推理 桥梁动位移响应 状态空间法
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基于无人机的悬索桥主缆自动巡检及小样本表观病害识别 被引量：2
5
作者 冯东明 余星宇 +1 位作者 黎剑安 吴刚 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期29-39,共11页
为了实现悬索桥主缆的自动化、智能化检查,开展了基于无人机的主缆巡检路径规划和小样本数据下的主缆病害识别研究。首先,利用无人机倾斜摄影测量技术快速建立悬索桥的三维模型,提出主缆无人机自动巡检路径的规划方法;然后,采用Faster R... 为了实现悬索桥主缆的自动化、智能化检查,开展了基于无人机的主缆巡检路径规划和小样本数据下的主缆病害识别研究。首先,利用无人机倾斜摄影测量技术快速建立悬索桥的三维模型,提出主缆无人机自动巡检路径的规划方法;然后,采用Faster RCNN网络模型识别主缆图像中的表观病害;最后,采用基于图像融合的数据增强方法,提高小样本数据集下目标检测的准确率。在Faster RCNN网络模型训练过程中,随着训练轮次的增加,测试集中裂纹、锈蚀和划痕3类病害的平均精确率得到提升,并在第15个训练轮次后逐渐稳定,在经过100个训练轮次后,测试集中所有类别的平均精确率为0.723。以小龙湾桥为研究对象,进行了主缆的现场检查试验。研究结果表明:基于悬索桥三维模型进行主缆无人机自动巡检路径规划具有实际可行性;基于Faster RCNN网络模型能较准确地识别主缆的裂纹、锈蚀和划痕病害;利用图像融合方法生成病害数据能有效克服数据样本少的问题,并提高识别的准确性。 展开更多
关键词 桥梁工程 病害检测 深度学习 主缆检测 路径规划
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基于车桥耦合理论的斜拉桥拉索动力冲击系数及影响因素分析
6
作者 李子超 黎剑安 冯东明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期67-74,共8页
为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考... 为了分析车辆荷载对斜拉桥拉索产生的冲击效应,以国内某在役斜拉桥和某型五轴重车作为研究对象,通过有限元方法分析不同工况下的拉索动力响应和冲击系数,将计算结果与国家现行规范进行比较,提出了拉索动力冲击系数的建议值。仿真案例考虑了车速(50~120 km/h)、路面等级(光滑、A级、B级、C级)以及车辆横向位置对结果的影响。研究结果表明:经有限元分析出的拉索动力冲击系数大于现行规范中的取值;随着路面等级的增加,冲击系数越大;边缘车道上车辆产生的冲击效应大于中间车道的冲击效应;车速变化对不同位置处的拉索动力冲击系数影响并不相同;在相同工况下,短拉索的动力冲击系数较大。研究发现路面等级是影响拉索动力冲击系数的主要因素,因此建议根据路面等级对冲击系数进行取值,具体建议值为:光滑路面取0.08,A级路面取0.15,B级路面取0.25,C级路面取0.40。 展开更多
关键词 车桥耦合系统 斜拉桥 拉索动力冲击系数 路面不平度
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考虑路面不平度的车桥耦合系统快速建模与动力分析方法 被引量：3
7
作者 冯东明 黎剑安 +1 位作者 吴刚 张建 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1088-1094,共7页
为了克服车桥耦合系统在处理路面不平度时的繁琐性,提出了一种车桥耦合系统的快速建模方法.该方法将桥梁位移和路面不平度作为边界条件施加给车辆系统,将车辆荷载作为输入施加给桥梁系统,简单有效地实现了车辆与桥梁之间的耦合.为了验... 为了克服车桥耦合系统在处理路面不平度时的繁琐性,提出了一种车桥耦合系统的快速建模方法.该方法将桥梁位移和路面不平度作为边界条件施加给车辆系统,将车辆荷载作为输入施加给桥梁系统,简单有效地实现了车辆与桥梁之间的耦合.为了验证所提方法的准确性,建立了二维车桥耦合系统仿真模型,考虑了车速和路面不平度等影响因素,并将仿真结果与理论解进行对比.结果表明,桥梁位移模拟误差不超过2%,桥梁加速度模拟误差仅为4%左右,说明所提方法能快速有效地完成车桥耦合系统的建模,有效模拟路面不平度,为车桥耦合系统建模提供新的指导. 展开更多
关键词 车桥耦合系统 位移协调法 路面不平度 有限元建模
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