支持故障預(yù)測的傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、基于振動的結(jié)構(gòu)損傷識別方法在結(jié)構(gòu)康監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，其有效性是以測試的準確性為基礎(chǔ)。在測試過程中，傳感器布置的位置、數(shù)量對監(jiān)測的結(jié)果起著決定性的作用。因此，從提高結(jié)構(gòu)故障預(yù)測結(jié)果的準確性和可靠性的角度出發(fā)，研究如何確定傳感器的最佳數(shù)目及如何將它們布置在最優(yōu)位置，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。 本文主要研究了支持故障預(yù)測的傳感器優(yōu)化布置方法。首先，分析了三種傳統(tǒng)的傳感器優(yōu)化布置方法：第一種是以測得感興趣模態(tài)保持最大線性無

2、關(guān)為目標的有效獨立法；第二種是以測得的運動能最大為目標的運動能量法；第三種是以模態(tài)對結(jié)構(gòu)剛度的靈敏度最小為目標的靈敏度分析法。其次，在分析比較各方法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)方法的不足提出基于信息優(yōu)化的改進算法-有效獨立驅(qū)動點殘差法。改進的傳感器優(yōu)化布置算法是以反映運動能權(quán)重的殘差系數(shù)CDPR來修正反映最大線性無關(guān)的有效獨立法，使傳感器布置方案進一步綜合優(yōu)化。最后，以某橋面板結(jié)構(gòu)為數(shù)值算例，運用模態(tài)保證準則(MAC)、均方差最小和抗噪聲性

3、能最好準則驗證了本文所提出方法的有效性。 為了進一步驗證本文所提出的傳感器優(yōu)化布置方法的有效性和實用性，以161桿空間桁架為研究對象進行了仿真模擬和實驗驗證，通過大型有限元軟件ANSYS建立了完整的空間有限元模型，對其進行了模態(tài)分析。在取得傳感器優(yōu)化布置計算所需節(jié)點的各階振型位移模態(tài)數(shù)據(jù)后，進而分別采用有效獨立法、運動能量法和本文提出的有效獨立驅(qū)動點殘差法進行傳感器優(yōu)化布置，得到三種不同的優(yōu)化布置方案。最后，用三個優(yōu)化評價準則對