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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中多維傳感器的優(yōu)化布置方法研究

發(fā)布時(shí)間:2016-09-11 14:00

  本文關(guān)鍵詞:橋梁健康監(jiān)測(cè)中的傳感器優(yōu)化布置研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《大連理工大學(xué)》 2013年

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中多維傳感器的優(yōu)化布置方法研究

王相  

【摘要】:傳感器優(yōu)化布置是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一.,它對(duì)數(shù)據(jù)采集的有效性有著至關(guān)重要的影響。考慮到實(shí)際工程結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜、體量巨大,以及現(xiàn)場(chǎng)條件和建造費(fèi)用等因素的影響,只能在結(jié)構(gòu)有限的位置上布置相對(duì)較少的傳感器,因此一個(gè)好的傳感器布設(shè)方案,應(yīng)以盡可能少的傳感器獲取足夠多的結(jié)構(gòu)狀態(tài)信息。以往的傳感器優(yōu)化布置算法一般針對(duì)結(jié)構(gòu)某一方向進(jìn)行傳感器優(yōu)化布置研究,然后將多維傳感器布置在這些測(cè)點(diǎn)上,這就造成傳感器在優(yōu)化的結(jié)構(gòu)振動(dòng)方向是最優(yōu)的,而在其余方向不是最優(yōu)的。針對(duì)這一問題,本文提出了多維傳感器的優(yōu)化布置方法,研究的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面: (1)基于Kammer提出的三維動(dòng)態(tài)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化布置的有效獨(dú)立法(Effective independence algorithm for triaxial accelerometers,簡(jiǎn)稱EfI3),將其推廣到其他維數(shù),分別給出了適用于高層建筑的EfI2和EfI5算法。將EfI3算法中使用的矩陣行列式值作為信息陣最大化的標(biāo)準(zhǔn)推廣到使用矩陣的跡等其他標(biāo)準(zhǔn)來(lái)最大化信息陣,以廣州新電視塔為算例,并比較不同標(biāo)準(zhǔn)下傳感器布置的優(yōu)劣。 (2)針對(duì)以往算法不能考慮結(jié)構(gòu)自身不適定性的問題,提出了一種能夠綜合考慮結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息敏感性以及系統(tǒng)魯棒性相協(xié)調(diào)的優(yōu)化方法,該方法通過E測(cè)試矩陣使Fisher信息矩陣獲得最大值,,且能夠保證在迭代過程中振型矩陣的條件數(shù)最;本文以廣州新電視塔為例,采用模態(tài)保證準(zhǔn)則、Fisher信息矩陣行列式,以及振型矩陣條件數(shù)三種優(yōu)化準(zhǔn)則,對(duì)比分析了僅考慮水平振動(dòng),以及同時(shí)考慮水平振動(dòng)和空間扭轉(zhuǎn)的傳感器優(yōu)化布置效果,證明了本文方法的可行性和優(yōu)越性。 (3)針對(duì)大型復(fù)雜的實(shí)際結(jié)構(gòu),考慮到自由度之間信息的冗余現(xiàn)象,本文提出了基于冗變度分析的多維傳感器快速擴(kuò)展方法,以便更加有效地布置多維傳感器。該方法采用擴(kuò)展的方式,通過迭代直到所需的傳感器數(shù)目,最后所得的布置方案即能滿足模態(tài)振型的可觀性要求義能夠采集盡可能多的振動(dòng)信息。本文以懸臂長(zhǎng)板和大連北大橋作為算例,將該力法與經(jīng)典的三維有效獨(dú)立法進(jìn)行比對(duì),并采用模態(tài)的可視化程度、模態(tài)保證準(zhǔn)則、矩陣的條件數(shù)3種評(píng)價(jià)準(zhǔn)則對(duì)比分析了傳感器優(yōu)化布置的效果,證明了本文方法的可行性和優(yōu)越性。 (4)借鑒Kammer提出的質(zhì)量加權(quán)的有效獨(dú)立法,本文提出發(fā)展了剛度加權(quán)的有效獨(dú)立法。為了提高迭代的效率以及能夠保證在特定的測(cè)點(diǎn)布置傳感器,進(jìn)而提出了剛度加權(quán)有效獨(dú)立擴(kuò)展法,它是從初始配置結(jié)果進(jìn)行擴(kuò)展,直到所需的傳感器數(shù)目。為了探討精確縮聚的優(yōu)越性,同時(shí)又考慮到質(zhì)量矩陣加權(quán)和剛度矩陣加權(quán)之間的差異,本文采用二維簡(jiǎn)支桁架進(jìn)行計(jì)算,分析兩者與經(jīng)典的多維傳感器的有效獨(dú)立法之間的差異。證明了質(zhì)量矩陣加權(quán)和剛度矩陣加權(quán)都有利于提高結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)測(cè)量時(shí)的信噪比,但質(zhì)量矩陣加權(quán)的優(yōu)越性更強(qiáng)一些。

【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:TU317
【目錄】:

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10 王健;邢科家;;編組場(chǎng)尾部的判輛技術(shù)[J];鐵道通信信號(hào);2011年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姜宗濂;;多維視角話養(yǎng)生[A];江蘇老年學(xué)研究論文選集(2005-2006)[C];2007年

2 秦樹基;黃林;;用于酒類識(shí)別的電子鼻研究[A];第六屆全國(guó)氣濕敏傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2000年

3 雷紹充;梁峰;張路文;王震;劉澤葉;;采用多維相似性的測(cè)試壓縮[A];第十四屆全國(guó)容錯(cuò)計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議(CFTC'2011)論文集[C];2011年

4 楊璟昭;李學(xué)慶;;HHME:一種面向多維數(shù)據(jù)展示的交互方法[A];第七屆和諧人機(jī)環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議(HHME2011)論文集【poster】[C];2011年

5 ;中華多維飼喂肉豬的試驗(yàn)效果[A];第三屆全國(guó)豬營(yíng)養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];1999年

6 吳海龍;李元娜;俞汝勤;;多維校正方法及在植物激素與農(nóng)藥定量分析中的應(yīng)用研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第14分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

7 李慶忠;張世棟;董國(guó)慶;;在數(shù)據(jù)多維體中進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘[A];第十六屆全國(guó)數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1999年

8 郭建勝;趙嵩正;黃鶯;惠曉濱;;裝備技術(shù)保障數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的概念建模研究(英文)[A];全國(guó)第十屆企業(yè)信息化與工業(yè)工程學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

9 魏源;;多維焦慮評(píng)估量表的編制[A];第十屆全國(guó)心理學(xué)學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要集[C];2005年

10 蘇絳;劉鵬;;電子汽車衡檢定分度數(shù)的分析[A];稱重科技暨第六屆稱重技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;[N];中國(guó)電子報(bào);2009年

2 本報(bào)駐美國(guó)記者 毛黎;[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 何玉紅 西北師范大學(xué);[N];中國(guó)社會(huì)科學(xué)報(bào);2011年

4 本報(bào)記者 立凡;[N];華夏時(shí)報(bào);2011年

5 ;[N];發(fā)展導(dǎo)報(bào);2001年

6 記者 瞿學(xué)江 實(shí)習(xí)生 顧穎;[N];寧夏日?qǐng)?bào);2009年

7 實(shí)習(xí)記者 趙凝;[N];大慶日?qǐng)?bào);2010年

8 于尚民;[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2011年

9 本報(bào)記者 呂勇;[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2001年

10 深圳新蘭德;[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2001年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 蔡艷麗;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的覆蓋和節(jié)能問題研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 張曉軍;多種天然化合物的模式識(shí)別及雙通道傳感器的設(shè)計(jì)與合成[D];華東理工大學(xué);2012年

3 譚學(xué)秋;全球化:進(jìn)程、趨勢(shì)及其多維影響[D];山東大學(xué);2003年

4 蒲書縉;復(fù)雜環(huán)境下目標(biāo)識(shí)別的智能數(shù)據(jù)融合技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

5 趙中源;中國(guó)共產(chǎn)黨執(zhí)政資源的多維探析[D];湖南師范大學(xué);2007年

6 蔣鼎國(guó);無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)信息監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)融合研究[D];江南大學(xué);2010年

7 趙坤;復(fù)雜環(huán)境下紅外小目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

8 胡學(xué)海;機(jī)載多傳感器目標(biāo)信號(hào)屬性融合研究[D];電子科技大學(xué);2008年

9 李富林;管理信息中的多維序列理論研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

10 宋其江;基于有向圖模型的故障診斷方法研究及其在航天中的應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王相;結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中多維傳感器的優(yōu)化布置方法研究[D];大連理工大學(xué);2013年

2 吳凌慧;高溫高壓差傳感器的設(shè)計(jì)與特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

3 李權(quán);面向多維數(shù)據(jù)及微博社交網(wǎng)絡(luò)的可視分析技術(shù)的研究[D];清華大學(xué);2012年

4 秦毅;基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2011年

5 楊超;認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)多維資源管理技術(shù)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

6 蔣波;多功能組合傳感器的研制[D];電子科技大學(xué);2004年

7 王子龍;監(jiān)控器跟蹤系統(tǒng)多維支架測(cè)控儀設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2011年

8 許躍;基于自聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器故障診斷方法研究[D];江蘇大學(xué);2007年

9 劉艷菊;多維數(shù)據(jù)的多元圖特征基元表示與分類研究[D];燕山大學(xué);2010年

10 劉人杰;基于模型的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)覆蓋[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年


  本文關(guān)鍵詞:橋梁健康監(jiān)測(cè)中的傳感器優(yōu)化布置研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



本文編號(hào):113686

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