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基于有效独立的改进传感器优化布置方法研究 被引量:40
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作者 刘伟 高维成 +1 位作者 李惠 孙毅 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期54-62,共9页
随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独... 随着结构健康监测技术的发展,传感器优化布置问题日趋突出。综合考虑有效独立法和模态动能法的优缺点,分别以平均加速度幅值和模态动能修正有效独立法的传感器优化布置结果,提出了两种基于有效独立的改进传感器优化布置方法———有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)。运用模态动能准则、平均加速度幅值准则、Fisher信息矩阵准则、截断模态矩阵条件数准则、模态置信准则评价并比较上述两种方法及有效独立法、模态动能法、有效独立驱动点留数法和有效独立驱动点残差法。实际钢井字梁采光顶结构算例结果表明,本文提出的有效独立-平均加速度幅值法(EI-AAA)和有效独立-模态动能法(EI-MKE)在考虑截断模态线性独立的同时都能自动选择具有较高平均动态响应和模态动能的测点位置,有较强的抗噪声性能,在六种方法中布置结果最为有效。 展开更多
关键词 传感器优化布置 有效独立 模态动能 平均加速度幅值 模态置信准则
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利用粒子群算法的传感器优化布置及结构损伤识别研究 被引量:29
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作者 赵建华 张陵 孙清 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期79-85,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 传感器优化布置 结构损伤识别 粒子群优化算法 振型扩充 模态保证准则
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结构健康监测中基于多重优化策略的传感器布置方法 被引量:28
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作者 伊廷华 李宏男 顾明 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期217-223,共7页
如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态... 如何在满足测试要求的前提下确定所需传感器的数目并优化其布设位置,已成为结构健康监测中亟待解决的问题。提出一种基于多重优化策略的传感器分步布设方法,首先以模态向量矩阵列主元正交三角分解得到传感器的初始布设位置;然后以模态置信度矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积法,逐步增加可降低此初始布置模态置信度矩阵非对角元的传感器测点,并考虑非对角元均值的变化幅度,确定所需传感器的数量;最后通过基于二重结构编码的广义遗传算法优化传感器的布设位置。以600 m高的广州新电视塔为例,分析了传感器优化布置方案,发现对于刚度有突变的结构(如电视塔的塔身和天线),应对两者分开考虑传感器的布设。 展开更多
关键词 传感器优化布置 模态置信度矩阵 逐步累积法 广义遗传算法
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基于能量系数-有效独立法的桥梁结构传感器优化布置 被引量:27
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作者 杨雅勋 郝宪武 孙磊 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第11期119-123,134,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 桥梁工程 传感器优化布置 能量系数-有效独立法 模态应变能 模态保证准则
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斜拉桥传感器优化布点的研究 被引量:20
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作者 刘斌 姚永丁 叶贵如 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2005年第5期171-176,共6页
在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响。首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究。然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,... 在振动模态试验中,传感器位置和数目的选择对试验结果的质量有很大的影响。首先回顾了近年来关于传感器最优布点方法的研究。然后以一座三跨预应力混凝土斜拉桥为研究对象,采用有效独立法和基于模态保证标准的算法这两种最优布点算法,对斜拉桥主梁上加速度传感器的最优布点进行了初步的探讨。结果表明:有限元模型和所监控模态振形的阶数对最优传感器布点的选取有较大的影响;用有效独立法对类似的斜拉桥进行优化布点计算时,能得到较为理想的布点方案。 展开更多
关键词 斜拉桥 传感器最优布点 有效独立法 模态保证标准 健康监测
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传感器优化配置的修正逐步累积法 被引量:20
6
作者 刘娟 黄维平 《青岛海洋大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2003年第3期476-482,共7页
讨论了模态实验中传感器的配置问题。利用结构振型矩阵转置的 QR分解得到传感器的初始配置。以模态置信度 MAC矩阵的最大非对角元为目标函数 ,利用本文提出的修正逐步累积法得到传感器的配置 ,并提出传感器配置必须结合优化效果和经济性
关键词 传感器 修正逐步累积法 优化配置 海洋平台 模态置信度 MAC矩阵 优化结果 计算精度
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基于预试验分析的复杂箱体结构试验模态研究 被引量:23
7
作者 张喜清 项昌乐 +1 位作者 刘辉 陈福忠 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期109-112,149,共5页
论述了预试验分析原理和模态测试理论,在此基础上,以某型复杂变速箱箱体为研究对象,建立其有限元模型,进行预试验分析,优化结构模态试验的响应测点数目及位置、激励位置及方向;并进行了锤击模态试验,识别出表征箱体动力学特性的各阶模... 论述了预试验分析原理和模态测试理论,在此基础上,以某型复杂变速箱箱体为研究对象,建立其有限元模型,进行预试验分析,优化结构模态试验的响应测点数目及位置、激励位置及方向;并进行了锤击模态试验,识别出表征箱体动力学特性的各阶模态参数;通过分析试验所得频响函数和模态置信判据准则(MAC),与预试验分析进行比较,结果表明预试验确定的测点和激励点是合理的,模态试验所识别模态参数是可信的。 展开更多
关键词 预试验分析 模态测试 变速箱箱体 模态置信判据准则
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基于改进布谷鸟搜索算法的架桥机结构损伤识别 被引量:22
8
作者 王利英 杨绍普 赵卫国 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期168-173,共6页
针对架桥机结构损伤的特点及布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢、缺乏活力等问题,从动态发现概率、步长和莱维飞行三个方面对布谷鸟搜索算法进行了改进.以TLJ900型架桥机的主梁为研究对象,针对裂纹损伤,以固有频率和模态保证准则作为损伤检... 针对架桥机结构损伤的特点及布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢、缺乏活力等问题,从动态发现概率、步长和莱维飞行三个方面对布谷鸟搜索算法进行了改进.以TLJ900型架桥机的主梁为研究对象,针对裂纹损伤,以固有频率和模态保证准则作为损伤检测的指标,用改进后的布谷鸟搜索算法对架桥机的结构进行了损伤识别.仿真结果表明:与其他智能优化算法相比,改进算法的收敛速度和全局寻优能力有明显的提升,能更准确的判断出架桥机结构损伤的位置和程度,故障识别精度更高. 展开更多
关键词 桥涵工程 架桥机 模态保证准则 裂纹损伤 布谷鸟搜索算法
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基于自适应模拟退火遗传算法的传感器优化配置研究 被引量:21
9
作者 田莉 陈换过 +2 位作者 祝俊 张利绍 陈文华 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期238-243,共6页
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,... 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。 展开更多
关键词 传感器优化配置 模态置信度准则 二重结构编码 模拟退火遗传算法 自适应机制
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面向结构健康监测的传感器数量及位置优化研究 被引量:20
10
作者 何浩祥 闫维明 张爱林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期131-134,共4页
在能够反映结构特性的重要位置布置合理数量的传感器不但可以有效地降低结构健康监测成本,还可以提高监测系统处理信息的效率。根据结构系统可观性,分别给出了观测一般结构和重频结构的前若干阶目标模态所需要最少传感器数量的估计方法... 在能够反映结构特性的重要位置布置合理数量的传感器不但可以有效地降低结构健康监测成本,还可以提高监测系统处理信息的效率。根据结构系统可观性,分别给出了观测一般结构和重频结构的前若干阶目标模态所需要最少传感器数量的估计方法。提出一种选用Frobenius范数求最大化Fisher信息矩阵的方法,阐述了求最大化Fisher信息矩阵等价于选取具有最大能量的节点模态向量子集的结论。在此基础上并结合传感器优化布置的多重标准,提出基于节点能量和模态保证准则的传感器优化布置方法。数值算例的结果验证了该方法的正确性和有效性。 展开更多
关键词 模态分析 重频 优化布置 模态保证准则 结构健康监测
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基于遗传算法的传感器优化布置 被引量:18
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作者 高维成 徐敏建 刘伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期9-11,84,共4页
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... 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. 展开更多
关键词 空间网格结构 遗传算法 优化布置 QR分解 模态置信度
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基于桥梁健康监测的传感器优化布置研究现状与发展趋势 被引量:17
12
作者 梁鹏 李斌 +2 位作者 王晓光 吴向男 陈文强 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2014年第1期120-129,共10页
从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的... 从传感器监测项目优化、数量优化和位置优化3个方面综述传感器优化布置的研究现状。重点探讨传感器位置优化,系统介绍了基于模态可观测性和基于损伤可识别性的传感器优化布置准则、布置方法和布置评价准则,对比分析各种布置方法之间的脉络关系、技术演变及其优缺点,最后指出传感器优化布置研究存在的几点不足及其技术发展趋势。 展开更多
关键词 桥梁工程 健康监测 传感器优化布置 模态保证准则 有效独立法
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振动测试中多目标传感器优化配置研究 被引量:14
13
作者 吴子燕 简晓红 +1 位作者 张彬 闫云聚 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期888-892,共5页
在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,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(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它... 在有效独立法(effective independence method,EFI)和运动能量法(kinetic energy method,KEM)的基础上,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(effective independence driving-point residue method,EFI-DPR)。它以单位刚度的模态应变能作为驱动点残差系数(CDPRi)修正有效独立法(EFI)的传感器布置方案,同时考虑Fisher信息阵行列式值最大及模态应变能最大,可以避免有效独立法和运动能量法的局限性。文中以空间智能桁架结构为算例,运用均方差最小准则、抗噪性能最好准则和模态保证准则评价各种优化布置方法的优劣。数值分析表明,有效独立—驱动点残差法是三种优化方法中最好的方法。 展开更多
关键词 传感器优化配置 FISHER信息阵 模态应变能 有效独立-驱动点残差法 模态保证准则
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基于简化模型的超高层结构传感器优化布置 被引量:13
14
作者 伊廷华 李宏男 王国新 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期417-423,共7页
对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型。由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型。基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串... 对于自由度较多的超高层结构,传感器优化布置时应考虑多阶模态振型。由于存在空间耦合振动,根据振型质量参与系数难以准确选择出结构弱轴方向的高阶振型。基于等效刚度参数识别法,本文提出了一种将有限元模型沿弱轴方向先简化为等效串联多自由度体系,然后根据简化结构的物理参数来计算弱轴方向振型矩阵的方法,有效地解决了这一问题。以某超高层结构为例,根据计算得到的系统振型矩阵,首先由其转置的列主元QR分解得到传感器的初始布置方案,然后以模态置信度(MAC)矩阵的最大非对角元为目标函数,采用逐步累积算法逐步增加可降低此初始布置MAC非对角元的结构自由度,并考虑经济性因素,最终确定出了传感器的布置方案。 展开更多
关键词 优化布置 模态置信度 QR分解 多自由度体系 超高层结构
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协同进化遗传算法在传感器优化配置中的应用 被引量:12
15
作者 林贤坤 张令弥 +1 位作者 郭勤涛 赵晓平 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期190-194,共5页
动态测试中,为了获得精确的试验模态参数,需将传感器配置在最优的位置。以模态置信度矩阵非对角元的最大值最小化为优化准则,针对GARTEUR飞机模型,基于协同进化遗传算法,对传感器的配置进行了优化,其结果优于Guyan法、EI法和基于QR分解... 动态测试中,为了获得精确的试验模态参数,需将传感器配置在最优的位置。以模态置信度矩阵非对角元的最大值最小化为优化准则,针对GARTEUR飞机模型,基于协同进化遗传算法,对传感器的配置进行了优化,其结果优于Guyan法、EI法和基于QR分解的逐步累积法。 展开更多
关键词 协同进化遗传算法 部分匹配交叉 传感器 模态置信度 优化配置
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模态试验中传感器优化配置的逐步削减法 被引量:11
16
作者 刘娟 黄维平 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2004年第1期32-36,45,共6页
讨论了模态实验中传感器的配置问题。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,利用逐步削减法得到传感器的配置,并保留结构振型矩阵的QR分解得到的自由度,提出了传感器配置必须结合优化效果和经济性两方面综合考虑。以一座具有74... 讨论了模态实验中传感器的配置问题。以模态置信度MAC矩阵的最大非对角元为目标函数,利用逐步削减法得到传感器的配置,并保留结构振型矩阵的QR分解得到的自由度,提出了传感器配置必须结合优化效果和经济性两方面综合考虑。以一座具有74个可测自由度的海洋平台为算例,采用逐步削减法得到了12个最优传感器位置,并与逐步累积法进行了比较。 展开更多
关键词 传感器 优化配置 模态置信度 海洋平台
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固定接触界面切向静弹性刚度问题研究 被引量:14
17
作者 田红亮 方子帆 +1 位作者 朱大林 秦红玲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期458-464,552,共7页
根据两球体单峰同时受法向、切向载荷时微滑切向应力的分布以及MB模型,给出了界面的总切向接触静弹性条件刚度、总条件法向载荷的解析解。将切向接触静弹性条件刚度的解析解嵌入到有限元软件中,获得了整机的理论模态。以一款八四七厂... 根据两球体单峰同时受法向、切向载荷时微滑切向应力的分布以及MB模型,给出了界面的总切向接触静弹性条件刚度、总条件法向载荷的解析解。将切向接触静弹性条件刚度的解析解嵌入到有限元软件中,获得了整机的理论模态。以一款八四七厂华中工学院XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,通过实验对解析解进行了定量验证。研究结果表明:在理论振型与实验振型一致的条件下,界面模型的相对误差在-19.2%~16.8%之间。 展开更多
关键词 非协调表面 等效材料 微滑区 粘附区 切向刚度 模态置信准则
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基于损伤敏感性分析的传感器优化配置研究 被引量:12
18
作者 吴子燕 何银 简晓红 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期239-244,共6页
提出了一种基于模态变化对结构损伤敏感性的传感器优化配置方法——敏感性分析法(Sensitivity Analysis Method,SAM),并简述了两种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化配置方法:基于Fisher信息阵行列式值最大化的有效独立法(EFI)和... 提出了一种基于模态变化对结构损伤敏感性的传感器优化配置方法——敏感性分析法(Sensitivity Analysis Method,SAM),并简述了两种基于数据信息最大化准则的传统传感器优化配置方法:基于Fisher信息阵行列式值最大化的有效独立法(EFI)和基于运动能最大化的运动能量法(KEM)。运用均方差最小准则(MSE)和模态置信度准则(MAC)来评价这3种传感器优化配置方法的优劣。数值算例表明:敏感性分析法(SAM)是这3种方法中最好的方法。 展开更多
关键词 结构损伤 传感器优化配置 敏感性分析法 均方差最小准则 模态置信度准则
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曲率模态和神经网络在损伤识别中的应用 被引量:10
19
作者 杜永峰 张冬兵 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2007年第11期77-80,共4页
以连续梁为例,通过曲率模态及改进后的模态置信准则联合确定损伤位置,并使用神经网络判定各损伤处的损伤程度。数值模拟考虑了梁不同位置及不同程度损伤情况,研究了运用曲率模态和模态置信准则进行损伤和损伤位置的识别,分析了各自方法... 以连续梁为例,通过曲率模态及改进后的模态置信准则联合确定损伤位置,并使用神经网络判定各损伤处的损伤程度。数值模拟考虑了梁不同位置及不同程度损伤情况,研究了运用曲率模态和模态置信准则进行损伤和损伤位置的识别,分析了各自方法的优缺点,通过两种方法的联合运用,使损伤位置识别准确、合理,并且说明了1阶曲率模态的局部参数是损伤程度识别较优的网络输入量,最后运用神经网络识别损伤程度。 展开更多
关键词 桥梁工程 损伤识别 曲率模态 模态置信准则 BP网络
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输电铁塔双轴加速度传感器多目标优化布置 被引量:10
20
作者 王剑 王璋奇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期277-285,共9页
输电铁塔传感器优化布置有助于采用较少的传感器获得更精确的结构模态信息。建立铁塔顺线路方向和横线路方向上的目标函数,分别为MAC矩阵非主对角元最大值、奇异值比值最大值以及测点模态动能最小值的倒数,将输电铁塔传感器优化布置问... 输电铁塔传感器优化布置有助于采用较少的传感器获得更精确的结构模态信息。建立铁塔顺线路方向和横线路方向上的目标函数,分别为MAC矩阵非主对角元最大值、奇异值比值最大值以及测点模态动能最小值的倒数,将输电铁塔传感器优化布置问题转换为多目标优化Pareto问题,对各目标值进行最小化处理可以获得较优的传感器布置方案。采用结合非支配遗传算法的改进粒子群优化算法对该多目标问题寻优,并与二维有效独立法对比,结果显示本文所提多目标优化兼顾各目标值,可获得较好的布置效果。对一基猫头输电塔进行实测分析,结果表明采用本文方法布置传感器能够获得较好的测量效果。 展开更多
关键词 输电铁塔 传感器优化布置 多目标优化 双轴加速度传感器 模态置信准则
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