一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法。本发明专利技术在迭代计算中删除最小有效独立系数所对应结构体系中的节点，并对所删除节点位置的质量进行重新分配，进而建立新的有限元模型，使得每次参与迭代计算的结构目标模态都能充分考虑结构体系质量分布变化的影响，从而使结构目标模态更能反映真实的结构情况。因此这一传感器布置优化算法能获得更优的布置方案，从而在结构健康监测中获取更有效的结构特性信息。通过本发明专利技术得到的传感器布置方案能够有效地避免传感器在结构上布置位置的过于集中，使得测量中传感器所获信息更加全面，同时有效信息更为丰富。

A Sensor Layout Optimization Method Based on Model Quality Redistribution

【技术实现步骤摘要】
一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法
本专利技术涉及结构健康监测
，尤其涉及一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法。
技术介绍
传感器布置优化是结构健康监测中的基本问题。随着近年来结构健康监测技术在结构安全性评估中的广泛应用，传感器的优化布置也越来越受到人们的关注。传感器作为获取结构信息的接受装置，如果布置不当则会影响所接受信息的有效性以及监测结果的准确性。在实际工程中不合理的传感器布置方案轻则导致大量传感器的低效运行而造成经济上的损失，重则导致重要的结构损伤、结构特性变化没有被监测到而造成安全事故甚至人员伤亡。现有大型基础设施中，杭州湾大桥上布置的各类传感器共计约195个、香港青马大桥上各类传感器则多达300余个。可见，尽管这些大型结构上所布置的传感器众多，但是相比于这些结构全部节点而言传感器数量则显得微乎其微。之所以不能在结构所有节点上布置传感器，主要是由于经济以及结构自身构造的限制。因此，如何有效进行传感器的布置，尽可能多的反馈结构运行状态的同时又能降低布置成本就显得尤为重要。传感器布置的优化问题就是从结构所有可能测点位置出发，通过对测点的选择使某种目标函数得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：首先对目标结构建立结构体系的有限元模型，得到的目标结构的质量矩阵[M]和刚度矩阵[K]，求得目标结构的固有模态矩阵；S2：根据各阶固有模态对目标结构响应贡献的重要性，对目标结构的固有模态矩阵中的模态阶次进行排序，从n阶模态中取前m阶模态作为目标结构在传感器优化布置计算中的目标模态Φ；S3：利用所求的目标结构的目标模态Φ形成Fisher信息阵，并计算Fisher信息阵的特征值和特征向量；Fisher＝Φ

【技术特征摘要】
1.一种基于模型质量重分配的传感器布置优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：首先对目标结构建立结构体系的有限元模型，得到的目标结构的质量矩阵[M]和刚度矩阵[K]，求得目标结构的固有模态矩阵；S2：根据各阶固有模态对目标结构响应贡献的重要性，对目标结构的固有模态矩阵中的模态阶次进行排序，从n阶模态中取前m阶模态作为目标结构在传感器优化布置计算中的目标模态Φ；S3：利用所求的目标结构的目标模态Φ形成Fisher信息阵，并计算Fisher信息阵的特征值和特征向量；Fisher＝ΦTΦ[Fisher-λI]Ψ＝0其中，λ为Fisher信息阵的特征值；Ψ为Fisher信息阵的特征向量；I为与Fisher信息阵同等维度的单位矩阵；S4：将S3得到目标结构的目标模态Φ、Fisher信息阵的特征值λ以及特征向量Ψ带入有效独立系数计算公式，计算目标结构的所有节点即目标模态中相应各行的有效独立系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，施羿，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：广东,44