本文關(guān)鍵詞：橋梁健康監(jiān)測中的傳感器優(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)計結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一.,它對數(shù)據(jù)采集的有效性有著至關(guān)重要的影響�？紤]到實(shí)際工程結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜、體量巨大,以及現(xiàn)場條件和建造費(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較少的傳感器,因此一個好的傳感器布設(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點(diǎn)上,這就造成傳感器在優(yōu)化的結(jié)構(gòu)振動方向是最優(yōu)的,而在其余方向不是最優(yōu)的。針對這一問題,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方面： (1)基于Kammer提出的三維動態(tài)測點(diǎn)優(yōu)化布置的有效獨(dú)立法(Effective independence algorithm for triaxial accelerometers,簡稱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)最小；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,對比分析了僅考慮水平振動,以及同時考慮水平振動和空間扭轉(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信息。本文以懸臂長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,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種評價準(zhǔn)則對比分析了傳感器優(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,本文采用二維簡支桁架進(jìn)行計算,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)動態(tài)響應(yīng)信號測量時的信噪比,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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU317
【目錄】：

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

7 實(shí)習(xí)記者 趙凝;[N];大慶日報;2010年

8 于尚民;[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2011年

9 本報記者 呂勇;[N];中國消費(fèi)者報;2001年

10 深圳新蘭德;[N];山西經(jīng)濟(jì)日報;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔡艷麗;無線傳感器網(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別及雙通道傳感器的設(shè)計與合成[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;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)信息監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與數(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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王相;結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中多維傳感器的優(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;基于無線網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計與實(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)多維支架測控儀設(shè)計與實(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：113686