基于遺傳算法的橋梁結(jié)構(gòu)傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、傳感器系統(tǒng)是橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的必不可少的一部分，其對(duì)于判定現(xiàn)有橋梁的實(shí)時(shí)損傷，真實(shí)地獲取結(jié)構(gòu)整體和局部信息，在特殊時(shí)刻提供預(yù)警，減少人力資源和財(cái)力上的損失和浪費(fèi)，減少錯(cuò)誤信息對(duì)處理系統(tǒng)的干擾，實(shí)現(xiàn)橋梁的長(zhǎng)壽命具有重要的意義。傳感器布置作為橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中科學(xué)研究的重心，人們對(duì)它進(jìn)行的探索一刻也沒有停止過，但是由于測(cè)量參數(shù)的不同，科研人員對(duì)傳感器優(yōu)化研究角度的差異，自然得出的結(jié)果各異，也沒有得出完全唯一的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，存在著許多值得商榷的

2、地方。本論文進(jìn)行了如下探究：
　　一、建立耿峪河大橋的邁達(dá)斯模型，根據(jù)撓度識(shí)別誤差最小的原則，插值擬合建立目標(biāo)函數(shù)，借助遺傳算法工具箱在連續(xù)梁橋上對(duì)傳感器布置進(jìn)行優(yōu)化，尋找到關(guān)心截面的傳感器布置最精確的解答。針對(duì)遺傳算法工具箱中的變異算子和交叉算子對(duì)結(jié)果的影響進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)雖然遺傳算法存在隨機(jī)性，但是在橋梁工程中可以通過多次求平均值予以消除。
　　二、對(duì)振型的相似性進(jìn)行了研究，振型向量分量是一個(gè)相對(duì)值，在以前的二范數(shù)

3、度量振型“相似性”的基礎(chǔ)上，引入一范數(shù)進(jìn)行規(guī)范化，然后再度量近似度，進(jìn)而篩選出線性無關(guān)的振型以便于分析。
　　三、邁達(dá)斯軟件給出的是離散節(jié)點(diǎn)的分量值，于是介紹了最小二乘法的原理和冪級(jí)數(shù)、傅里葉級(jí)數(shù)以及指數(shù)級(jí)數(shù)的擬合方式，最后決定采用精度最高傅里葉級(jí)數(shù)擬合成振型函數(shù)，編制MATLAB程序，利用MAC準(zhǔn)則，采用遺傳算法工具箱對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，找出鋼桁架梁橋和連續(xù)梁橋動(dòng)力傳感器的最優(yōu)布置位置，并且采用模態(tài)運(yùn)動(dòng)能法對(duì)橋梁傳感器進(jìn)行優(yōu)化布