基于遺傳算法的非線性系統(tǒng)恢復(fù)力模型識(shí)別.pdf

1、近年來，在世界范圍內(nèi)地震頻發(fā)，而中國是受地震災(zāi)害影響最為嚴(yán)重的國家之一。震害給人們的生命財(cái)產(chǎn)帶來了巨大損失，也使得結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的重要性日益凸顯。而結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)分析是結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域最主要的基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容之一。這其中，非線性恢復(fù)力模型是進(jìn)行抗震分析的基礎(chǔ)和重要依據(jù)，也是反應(yīng)結(jié)構(gòu)抗震性能的重要指標(biāo)。對(duì)結(jié)構(gòu)的恢復(fù)力特性進(jìn)行正確描述與識(shí)別對(duì)于工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析，特別是復(fù)雜或新型結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)具有直接的應(yīng)用價(jià)值。
　　 遺傳算法最早由美國

2、的Holland教授提出，是一種基于生物遺傳和進(jìn)化機(jī)制的全局優(yōu)化搜索算法。它直接對(duì)對(duì)象進(jìn)行搜索，具有廣泛的適用性和更好的全局尋優(yōu)能力。目前，遺傳算法已經(jīng)在諸多領(lǐng)域中取得令人矚目的重要成果。Baber和Noori提出的帶滑移的光滑型模型(BWBN模型)是一個(gè)具有復(fù)雜的數(shù)學(xué)表達(dá)的非線性滯變系統(tǒng)模型，它含有8個(gè)參數(shù)，識(shí)別困難很大。而遺傳算法提供了一種求解復(fù)雜系統(tǒng)問題的通用框架。采用遺傳算法來識(shí)別滯回非線性系統(tǒng)參數(shù)是一次有意義的嘗試。
　

3、　 本文的主要內(nèi)容有:
　　 （一）對(duì)恢復(fù)力模型發(fā)展歷程中的幾種代表性模型進(jìn)行了介紹，包括模型的形式、適用性和數(shù)學(xué)描述。
　　 （二）對(duì)遺傳算法的原理和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了介紹，詳細(xì)闡述了基本遺傳算法的操作方法和具體流程。
　　 （三）對(duì)BWBN恢復(fù)力模型進(jìn)行理論研究，包括數(shù)學(xué)模型化簡(jiǎn)、對(duì)模型所包含的8個(gè)參數(shù)進(jìn)行特性分析。
　　 （四）單自由度BWBN恢復(fù)力模型的在Matlab中的實(shí)現(xiàn)。
　　 （五）作者

4、構(gòu)建了一個(gè)適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)作為遺傳算法目標(biāo)函數(shù)。
　　 （六）選取了一個(gè)單自由度算例，采用了基于Matlab的遺傳算法工具箱來進(jìn)行BWBN恢復(fù)力模型參數(shù)識(shí)別，得到了比較滿意的識(shí)別結(jié)果。之后又考慮了在觀測(cè)值中加入噪聲因素，探討了噪聲對(duì)識(shí)別精度的影響。加入噪聲后，識(shí)別結(jié)果存在一定的誤差，但總體來看還在可接受的范圍之內(nèi)。
　　 從識(shí)別結(jié)果來看，基于該識(shí)別結(jié)果計(jì)算所得的結(jié)構(gòu)滯回曲線與理論的精確解所得的滯回曲線基本一致，識(shí)別結(jié)果能夠反映