[发明专利]面向结构健康监测基于区间鲁棒优化的传感器配置方法

摘要

面向结构健康监测基于区间鲁棒优化的传感器配置方法(1)确定备选的传感器数据数目n，最终配置的传感器数目m以及采样的模态阶数N；(2)将待健康监测结构中的不确定参数的变化范围采用区间数学描述；(3)构建结构的动力学特征方程求解方程得到模态矩阵；(4)获得每一阶模态振型的区间上下界；(5)将区间Fisher信息矩阵QI写成确定性部分以及不确定部分并取QI中的行数作为设计变量d；(6)得到确定性部分的行列式；(7)计算QI的不确定性部分行列式；对(6)中的行列式进行优化，得到确定性的传感器配置最优时的适应度值以及此时对应的d；进而计算Δf(d)作为在此位置的不确定性区间值；(7)建立传感器配置的不确定性鲁棒优化适应度函数并优化，得到使函数最大时对应的配置传感器的位置d。

主权项

面向结构健康监测基于区间鲁棒优化的传感器配置方法，其特征在于步骤如下：(1)根据待健康监测结构的自由度确定备选的传感器数据数目n，确定最终配置的传感器数目m以及采样的模态阶数N；(2)将待健康监测结构中的不确定参数的变化范围采用区间数学描述成区间中心值和区间半径的形式；(3)建立结构总体刚度矩阵以及总体质量矩阵，并根据步骤(1)中的采样模态阶数N，构建结构的动力学特征方程求解方程得到模态矩阵；(4)根据步骤(2)、(3)的结果并结合区间数学不确定性传播方法获得每一阶模态振型的区间上下界；(5)利用步骤(3)、(4)的结果，将区间Fisher信息矩阵QI写成确定性部分以及不确定部分，即区间中心值与区间半径值形式；并根据最终配置的传感器数目m，选取矩阵QI中的行数即配置传感器的位置作为设计变量d；(6)计算区间Fisher信息矩阵QI的确定性部分的全部特征值进而得到确定性部分的行列式fc(d,bc)；bc是结构不确定参数区间中心值的向量；(7)根据步骤(5)计算区间Fisher信息矩阵QI的不确定性部分行列式Δf(d)；(8)对步骤(6)中的行列式进行优化，得到确定性的传感器配置最优时的适应度值f*以及此时对应的d；进而根据确定的d，计算Δf(d)作为在此位置的不确定性区间值Δf*；(9)建立传感器配置的不确定性鲁棒优化适应度函数frobust(d,bc)：frobust(d,bc)=αfc(d,bc)f*-(1-α)Δf(d)Δf*]]>其中α是权重因子；(10)对步骤(9)中的函数进行优化，得到使函数最大时对应的配置传感器的位置d。