發(fā)布時間：2021-04-16 10:42

　　現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)的失效破壞許多起因于結(jié)構(gòu)性能的退化,因此需要探索有效的方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的性能預(yù)測,從而針對性地提出預(yù)防措施以及維修策略,以避免突發(fā)失效帶來的巨大損失。復(fù)雜結(jié)構(gòu)多為非線性系統(tǒng),多數(shù)情況下,關(guān)于其性能特點(diǎn)并不存在太多有效的先驗(yàn)信息。利用合理的物理模型來分析結(jié)構(gòu)性能退化,能夠減少對先驗(yàn)信息的依賴性;采用粒子濾波方法可以實(shí)現(xiàn)基于觀測信息的非線性系統(tǒng)模型的狀態(tài)動態(tài)評估。但是傳統(tǒng)的粒子濾波方法在頻繁的重采樣后粒子的多樣性降低,會出現(xiàn)粒子匱乏現(xiàn)象。本文提出一種混合粒子濾波方法（PF-DREAM）,對結(jié)構(gòu)性能退化物理模型進(jìn)行更新。對于先驗(yàn)信息較少的物理模型,為了減少初始模型參數(shù)對模型預(yù)測結(jié)果的影響,采用DST理論充分識別各個先驗(yàn)信息中的信任度,從而確定先驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù)。進(jìn)行參數(shù)更新時,利用差分進(jìn)化自適應(yīng)Metropolis算法（DREAM）結(jié)合粒子濾波（PF）算法,實(shí)現(xiàn)粒子在參數(shù)空間中的狀態(tài)轉(zhuǎn)移,使得新的粒子仍然服從相同的后驗(yàn)分布,保持粒子的多樣性,提高模型預(yù)測精度。最后:將混合的粒子濾波方法應(yīng)用到鋰電池容量退化問題和疲勞裂紋擴(kuò)展問題中,算例表明混合粒子濾波方法與傳統(tǒng)的粒子濾波方法相比,可以減小模... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2-1粒子濾波采樣原理

數(shù)目增加時，其子空間的維數(shù)相應(yīng)增加。因此，其數(shù)值運(yùn)算次數(shù)隨之增加，進(jìn)而增加計(jì)算成本。圖3-1 利用子空間采樣原理示意圖3.3.2 PF-DREAM實(shí)現(xiàn)步驟及流程圖基于以上理論，PF-DREAM模型更新方法的流程如圖3-2所示，程序?qū)崿F(xiàn)的詳細(xì)步驟如下（1）根據(jù)選定的物理模型 M ，利用MATLAB中的高斯牛頓算法的曲線擬合工具擬合先驗(yàn)數(shù)據(jù)集，得到每條曲線關(guān)于模型參數(shù)的估計(jì)值及95%的置信區(qū)間；（2）利用DST聯(lián)合準(zhǔn)則確定模型參數(shù)的分布，作為先驗(yàn)分布()0px；（3）初 始 更 新 步 k 1， 從 先 驗(yàn) 分 布 中 生 成 等 權(quán) 值 的 N 個 粒 子 ： xpxwNNiiNi~()110,01i,0 ， ；（4）如果出現(xiàn)檢測點(diǎn)

圖3-2 PF-DREAM方法的框架圖REAM算法的電池退化規(guī)律的預(yù)測組相同條件下的電池的容量退化，將其中三組電池容量退化軌跡。數(shù)據(jù)來源說明如下：對象1.1Ah的商業(yè)鋰離子電池，采用美國Arbin BT20行循環(huán)充放電老化實(shí)驗(yàn)，放電電流為1.1A，其中數(shù)據(jù)如圖3-3中綠色十字點(diǎn)所示，數(shù)據(jù)來自于馬型選擇雙指數(shù)模型[17]，即Q a exp(b N) c exp(d N)阻抗， b ,d 代表退化速率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]基于貝葉斯原理的粒子濾波算法[J]. 王鑫,胡昌華,暴飛虎.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào). 2006(S5)
[3]高斯-厄米特粒子濾波器[J]. 袁澤劍,鄭南寧,賈新春.  電子學(xué)報(bào). 2003(07)
[4]學(xué)科交叉融合 壽命定量設(shè)計(jì)——我國機(jī)械設(shè)計(jì)的當(dāng)務(wù)之急[J]. 儲佳章,王建一.  中國機(jī)械工程. 1998(11)

碩士論文
[1]貝葉斯參數(shù)更新在可靠性分析中的應(yīng)用[D]. 王宇.南京航空航天大學(xué) 2014



本文編號：3141275