[发明专利]基于粒子群优化模型更新的非线性结构离散时间积分算法

权利要求书

1.一种基于粒子群优化模型更新的非线性结构离散时间积分算法，其特征在于，步骤如下：

步骤一：粒子群优化算法参数设定；

(1.1)优化目标及优化变量确定，由结构动力学方程和离散时间运动方程得：

kx+cv_i+1+ma_i+1＝f_i+1

v_i+1＝v_i+β_iΔta_i

其中k，c和m分别代表结构的刚度、粘滞阻尼和质量；f_i+1＝f(t_i+1)代表外力，x_i+1为第(i+1)步的位移，对应的，v_i+1为速度，a_i+1为加速度；Δt为时间间隔；α_1，i、α_2，i和β_i即优化过程中的最优积分参数；

定义优化目标为，自由振动条件下位移、速度和加速度与预期值的误差最小值，分别如下：

采用线性加权模型对三个优化目标进行线性加权处理，根据对不同优化目标的偏重设定可调的权重系数，得出综合优化目标函数：

其中p_i为权重系数，p_x+p_v+p_a＝1，具体数值根据对不同优化目标的重要性需求具体设定；

(1.2)优化过程参数选择，对粒子群优化算法中的种群数量和迭代次数进行对比设定；选取种群数量N和迭代次数Ger，以保证算法的收敛性、计算精度和计算效率；

步骤二：采用粒子群优化算法，在约束条件下对优化目标寻求最小值；

(2)采用粒子群优化方法进行一次优化得出结构初始状态对应的最优积分参数α₁、α₂和β，进而得出对应的离散时间运动方程；

步骤三：进行离散时域运动方程迭代求解，得出结构响应；

(3.1)将(2)中得出的最优积分参数带入离散时域运动方程的矩阵形式，进行结构响应求解，得出下一步的响应；

(3.2)将(3.1)中得出的结构响应定义为结构新的初始状态对其进行更新，带入离散时域运动方程进行下一步求解，直至满足预设时间条件，终止迭代并输出结构特性参数的变化范围；

(3.3)根据结构特性参数的变化范围内选取等距分布的N个点，根据每点下的结构特性参数重复(2)得出对应的一组最优积分参数；

步骤四：进行结构动力响应计算；

(4)进行离散时间运动方程的迭代求解，在每个时间步长中根据结构特性参数的值选取对应区间的最优积分参数进行运算，直至达到预设时间限值，输出结构响应时程曲线。