基于粒子群算法的斜拉橋傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、隨著復雜橋梁結構的日益增多，做好結構健康監(jiān)測，保證其安全運營業(yè)已成為工程領域廣泛關注的課題。傳感器系統(tǒng)優(yōu)劣，直接影響到數(shù)據(jù)可靠性，關系到結構健康監(jiān)測效果。而實現(xiàn)傳感器的優(yōu)化配置，取決于布置策略和方法。作為新興的優(yōu)化方法，粒子群優(yōu)化算法具有收斂快、精度高等優(yōu)點。它采用隨機變換的方式，通過目標函數(shù)值來搜尋方向，為復雜的多目標優(yōu)化問題提供了可行的方案，尤其適合于處理多節(jié)點的大跨度空間結構的傳感器布置問題。本文依托濱州黃河公路大橋縮尺模型，提出

2、了一種基于粒子群算法的多目標優(yōu)化布置方法，實現(xiàn)了對傳感器優(yōu)化布置，并通過與傳統(tǒng)方法對比和相關試驗，驗證了本文方法的可行性和有效性。
　　在對斜拉橋傳感器數(shù)目進行優(yōu)化時，本文基于Fisher信息矩陣2-范數(shù)法，選取了斜拉橋主梁和主塔的目標模態(tài)數(shù)量；以結構應變能為參考指標，在目標模態(tài)范圍內，確定了斜拉橋主梁豎向、橫向和主塔縱向的監(jiān)控振型階數(shù)；通過QR分解獲得初始測點，利用MAC準則，確定了主梁豎向、橫向和主塔縱向的傳感器布置數(shù)目。

3、r>　　通過數(shù)值模擬和對比分析，驗證了改進粒子群優(yōu)化算法的正確性。針對斜拉橋結構，先利用有效獨立法、修正有效獨立法和列主元 QR分解法三種傳統(tǒng)方法，確定傳感器最優(yōu)位置。接著以MAC矩陣非對角元均方根、Gramian矩陣元素和及二者有機結合，構造三種不同的適應度函數(shù)，利用改進粒子群優(yōu)化算法，實現(xiàn)對斜拉橋傳感器的優(yōu)化布置。通過與傳統(tǒng)優(yōu)化算法的評價指標進行對比，分析了粒子群算法的優(yōu)越性。
　　借助實驗室濱州黃河公路大橋縮尺模型，搭建振動