基于改進(jìn)單親遺傳算法的橋梁監(jiān)測傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、大型橋梁工程投資大、設(shè)計(jì)周期和使用年限長、工作環(huán)境惡劣，因此有必要對其進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)測及狀態(tài)評估，以避免或減小在運(yùn)營期間由于各種原因出現(xiàn)損傷、破壞而造成的損失。其中，傳感器優(yōu)化布置作為橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，對結(jié)構(gòu)信息的采集起著至關(guān)重要的作用。在保證所獲取的橋梁健康狀況信息可靠且全面的基礎(chǔ)上，如何通過布置盡可能少的傳感器數(shù)量是傳感器優(yōu)化布置的難點(diǎn)所在。
　　本文首先概括了國內(nèi)、外橋梁健康監(jiān)測研究的發(fā)展現(xiàn)況以及傳感器優(yōu)化布置

2、的常用準(zhǔn)則與方法;再從已有單親遺傳算法出發(fā)，引入自適應(yīng)遺傳算子和多目標(biāo)函數(shù)的概念對其進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)使用MATLAB編寫改進(jìn)單親遺傳算法的運(yùn)行程序;最后以杭州市跨造橋港橋?yàn)楸尘?，利用改進(jìn)單親遺傳算法對橋梁傳感器進(jìn)行優(yōu)化布置。通過上述研究，得到以下主要成果：⑴單親遺傳算法由于取消了傳統(tǒng)遺傳算法中的交叉算子，使得所有的遺傳操作都只在單個(gè)個(gè)體上進(jìn)行，可以確保傳感器數(shù)目隨著進(jìn)化歷程保持不變，通過具體的旅行商問題算例，證明了單親遺傳算法的可行性與高

3、效性。⑵引入自適應(yīng)遺傳算子和多目標(biāo)函數(shù)的概念對單親遺傳算法進(jìn)行改進(jìn)，不僅可以提高算法本身的運(yùn)算性能，防止其過早局部收斂，而且還可以對不同的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，相較于改進(jìn)前的單親遺傳算法，能更好地滿足橋梁傳感器優(yōu)化布置的需求。⑶基于Fisher信息矩陣與引入逐步累積思想后的模態(tài)置信度準(zhǔn)則，可以實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)模態(tài)的選取以及傳感器最優(yōu)數(shù)目的預(yù)估，避免了以往傳感器優(yōu)化布置研究中目標(biāo)模態(tài)與傳感器數(shù)量的選取主要依靠研究者的經(jīng)驗(yàn)判斷這一現(xiàn)象。⑷利用改進(jìn)