基于加速度响应的结构动态位移估计方法及设备技术

本申请涉及一种基于加速度响应的结构动态位移估计方法，包括：获取加速度实测点的加速度监测数据，根据加速度监测数据，基于位移响应计算模型，得到位移待估计点的位移响应预测数据。由于位移响应计算模型是预先根据每一种荷载工况的加速度实测点的模拟加速度响应数据和位移待估计点的模拟位移响应数据训练得到的，位移响应计算模型可以反映加速度响应变量与位移响应变量之间的映射关系，并基于映射关系实现基于加速度监测数据，对空间钢结构的位移响应数据进行预测，并且能应用于多种荷载工况。

【技术实现步骤摘要】
基于加速度响应的结构动态位移估计方法及设备
本申请涉及监测数据处理
，尤其涉及一种基于加速度响应的结构动态位移估计方法及设备。
技术介绍
大跨空间钢结构因其受力的特殊性和结构的复杂性，在施工过程中容易产生安全事故，在使用过程中不可避免产生性能劣化，甚至引起结构倒塌等事故。结构健康监测技术通过在结构关键部位布置传感器，采集传感器数据，获取结构真实环境下的响应信息，确定结构当前的健康状态。在通常采用的监测项目中，位移监测是比较直观的监测手段，因为结构在施工阶段或者使用阶段的实际变化情况可由位移及变形直接反映出来。在施工过程中，位移监测可以判断结构的空间位移是否满足施工误差的要求，保证空间结构的标高与水平位移达到设计要求，同时为施工方案的调整提供依据和指导。在使用过程中，位移监测可以反映结构的变形特征，是控制结构受力性能优劣的重要指标。大跨空间钢结构的动态位移响应难以直接通过监测获取，可通过加速度响应信号直接进行两次积分得到位移，然而加速度响应中的低频成分在积分过程中会随着时间推移不断累积放大，产生趋势项误差。国外已经展开了很多关于响应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于加速度响应的结构动态位移估计方法，其特征在于，包括：/n获取加速度实测点的加速度监测数据；/n根据所述加速度监测数据，基于位移响应计算模型，得到位移待估计点的位移响应预测数据；其中，所述位移响应计算模型是预先根据每一种荷载工况的加速度实测点的模拟加速度响应数据和位移待估计点的模拟位移响应数据训练得到的。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于加速度响应的结构动态位移估计方法，其特征在于，包括：
获取加速度实测点的加速度监测数据；
根据所述加速度监测数据，基于位移响应计算模型，得到位移待估计点的位移响应预测数据；其中，所述位移响应计算模型是预先根据每一种荷载工况的加速度实测点的模拟加速度响应数据和位移待估计点的模拟位移响应数据训练得到的。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
通过有限元软件建立与实际空间钢结构吻合的有限元模型；
设置多种荷载工况，所述多种荷载工况包括空间钢结构所处地区可能出现的各种荷载工况；
获取每一种荷载工况加速度实测点的模拟加速度响应数据和位移待估计点的模拟位移响应数据；
对所述模拟加速度响应数据和所述模拟位移响应数据进行规范化处理，将处理后的所述模拟加速度响应数据和所述模拟位移响应数据作为样本数据；
根据所述样本数据训练所述位移响应计算模型，所述位移响应计算模型用于表示所述模拟加速度响应数据与所述模拟位移响应数据的映射关系。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述样本数据训练所述位移响应计算模型，具体包括：
对所述样本数据引入回归估计函数，所述回归估计函数中的元素包括：权值向量，偏值向量，以及将所述样本数据输入从低维空间映射到高维特征空间的函数；
将回归问题转化为约束优化问题，在优化目标中选择误差平方损失函数，求解所述权值向量和所述偏值向量，并使整个解空间满足预设的优化目标函数和约束条件；其中，所述优化目标函数中包括惩罚参数；
根据拉格朗日乘子和库恩卡克条件，将所述约束优化问题转变为无约束对偶空间优化问题；
根据拉格朗日函数对所述权值向量，所述偏值向量，所述误差平方损失函数和所述拉格朗日乘子求偏导；
消去所述权值向量和所述误差平方损失函数，将求解优化问题转换为求解线性方程；其中，所述求解线性方程中包括核函数，所述核函数为高斯径向基函数，所述高斯径向基函数中包括核函数宽度参数；
根据所述偏值向量，所述拉格朗日乘子和所述核函数得到所述模拟加速度响应数据对于所述模拟位移响应数据的最终估计函数。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：
采用粒子群算法选取最优的所述惩罚参数和所述核函数宽度参数对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，滕军，刘越，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：广东;44