發(fā)布時(shí)間：2017-11-19 04:13

  本文關(guān)鍵詞：改進(jìn)的引力搜索算法及其在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別中的應(yīng)用研究

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【摘要】：近年來(lái)人工智能技術(shù)飛速發(fā)展,大量的新型智能優(yōu)化算法被研究者們提出并在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。引力搜索算法(Gravitational search algorithm,簡(jiǎn)稱GSA)作為一種新興的元啟發(fā)式智能優(yōu)化算法,其良好的優(yōu)化性能被研究者所青睞,各種改進(jìn)的算法版本被相繼提出,引力搜索算法及其各種改進(jìn)版本已被應(yīng)用于聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、圖像處理、工業(yè)體系優(yōu)化與控制、無(wú)人機(jī)航路規(guī)劃等領(lǐng)域。另一方面,過(guò)去20多年來(lái),有限元模型修正技術(shù)在結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用,但仍存在傳統(tǒng)算法容易早熟、計(jì)算效率低等問(wèn)題�；谶@一背景,本文對(duì)引力搜索算法進(jìn)行了記憶策略和鄰域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面的改進(jìn),并首次將引力搜索算法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究中,提出了一種基于改進(jìn)引力搜索算法的有限元模型修正方法。本文的研究工作主要有以下幾個(gè)方面:⑴首先對(duì)基于模型的損傷識(shí)別技術(shù)和模型修正方法中的智能優(yōu)化方法進(jìn)行簡(jiǎn)要的綜述,然后從理論分析、算法改進(jìn)及融合算法等方面,介紹了引力搜索算法(GSA)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。⑵詳細(xì)介紹了引力搜索算法的基本原理、算法的基本內(nèi)容及流程。并對(duì)算法進(jìn)行分析,指出影響算法性能的一些重要因素。⑶分析原始引力搜索算法(GSA)忽略個(gè)體記憶的不足,提出了一種采用記憶策略的引力搜索算法(GSAP),通過(guò)六個(gè)基準(zhǔn)函數(shù)的優(yōu)化測(cè)試證明了采用記憶策略后算法的性能得到了較大的提升。⑷首先,從群智能優(yōu)化算法的信息共享機(jī)制的角度出發(fā),提出一種基于無(wú)團(tuán)鄰域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)并采用記憶策略的引力搜索算法(NCNT-GSAP),通過(guò)函數(shù)優(yōu)化測(cè)試將其與原始算法、采用環(huán)形結(jié)構(gòu)和馮·諾依曼結(jié)構(gòu)的引力搜索算法進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了NCNT-GSAP算法的性能。然后,通過(guò)基準(zhǔn)函數(shù)優(yōu)化測(cè)試分析了靜態(tài)無(wú)團(tuán)鄰域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中平均度(平均鄰居個(gè)數(shù))對(duì)NCNT-GSAP算法性能的影響。最后,根據(jù)測(cè)試的結(jié)論提出了一種結(jié)合記憶策略和動(dòng)態(tài)無(wú)團(tuán)鄰域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的引力搜索算法(DNCNT-GSAP),相關(guān)測(cè)試表明該算法能顯著提高算法擺脫局部極值的能力,增強(qiáng)了算法的可靠性,從而提高了引力搜索算法工程應(yīng)用的潛力。⑸鑒于模型修正的智能優(yōu)化方法中目標(biāo)函數(shù)的重要性,本文通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比了基于柔度置信度的目標(biāo)函數(shù)和傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)的性能;實(shí)驗(yàn)采用DNCNT-GSAP算法,分別對(duì)一個(gè)10單元的簡(jiǎn)支梁模型和30單元的懸臂桁架進(jìn)行了多個(gè)工況的損傷識(shí)別研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:基于柔度置信度的目標(biāo)函數(shù)不考慮測(cè)量噪聲時(shí)損傷識(shí)別結(jié)果更精確;但傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)的抗噪性相對(duì)較強(qiáng),考慮測(cè)量噪聲時(shí)其損傷定位和定量能力更加均衡。兩個(gè)數(shù)值仿真的損傷識(shí)別實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明,改進(jìn)的引力搜索算法(DNCNT-GSAP)具有較強(qiáng)的優(yōu)化性能,能成功解決基于模型修正的損傷識(shí)別問(wèn)題,具備一定的工程應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP18;O346.5

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4 閻興，

本文編號(hào)：1202271