br>[0025] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選，所述步驟（1)是取均布的N個(gè)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，各個(gè)驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)的機(jī)械阻抗Z(x)滿足式（1):
[0026]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 在梁構(gòu)件上取均布的多個(gè)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，依次在所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)上施加簡(jiǎn)諧激勵(lì)， 分別獲得該梁構(gòu)件在無損狀態(tài)下和損傷狀態(tài)下所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械阻抗； (2) 根據(jù)所述步驟（1)中該梁構(gòu)件在無損狀態(tài)下和損傷狀態(tài)下所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械 阻抗，分別得到所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)在無損狀態(tài)下和損傷狀態(tài)下的一階反共振頻率；接著，根據(jù) 這些一階反共振頻率，分別繪制在無損狀態(tài)下和損傷狀態(tài)下關(guān)于一階反共振頻率和驅(qū)動(dòng)點(diǎn) 位置的關(guān)系曲線，并根據(jù)其中的所述在損傷狀態(tài)下的關(guān)系曲線的突變位置，相應(yīng)確定梁構(gòu) 件上的損傷部位； (3) 假設(shè)所述梁構(gòu)件損傷部位對(duì)應(yīng)某一損傷程度，并將該假設(shè)損傷程度下的一階反共 振頻率作為基準(zhǔn)一階反共振頻率；接著，以梁構(gòu)件的損傷程度為優(yōu)化變量，再以不同損傷程 度變量下的一階反共振頻率與所述基準(zhǔn)一階反共振頻率的標(biāo)準(zhǔn)差為目標(biāo)函數(shù)，利用粒子群 算法進(jìn)行優(yōu)化；當(dāng)所述目標(biāo)函數(shù)滿足誤差閾值時(shí)，對(duì)應(yīng)的所述損傷程度變量值即為所述梁 構(gòu)件的實(shí)際損傷程度。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特征 在于，所述步驟（3)中的目標(biāo)函數(shù)被設(shè)計(jì)如下：所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)在實(shí)際損傷狀態(tài)下的一階 反共振頻率與所述基準(zhǔn)一階反共振頻率的標(biāo)準(zhǔn)差之和。
3. 如權(quán)利要求1所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特征 在于，所述步驟（3)中目標(biāo)函數(shù)利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化包括以下步驟： a. 在一個(gè)一維目標(biāo)搜索空間中，生成包含s個(gè)粒子的初始種群，各個(gè)粒子的位置與所 述損傷程度變量相對(duì)應(yīng)，其中第i個(gè)粒子的位置保存在列向量X的第i行，第i個(gè)粒子的速 度保存在列向量V的第i行，i = 1，2,…，s ; 所述列向量X滿足X = randl (s, I) X (bup-blo)，所述列向量V滿足V = vblo+rand2(s, I) X (vbup-vblo)，其中，randl (s, 1)和 rand2(s, 1)均是行數(shù)為 s 的列向量， randl(s，l)和rand2(s，l)每個(gè)元素的數(shù)值均為在開區(qū)間（0，1)內(nèi)的隨機(jī)數(shù)；損傷程度上 邊界bup = 1，損傷程度下邊界bio = 0 ;粒子速度的上邊界vbup = 1，粒子速度的下邊界 vblo = -1 ； b. 設(shè)置誤差閾值ERR和最大迭代次數(shù)M，其中M為正整數(shù)； c. 開始迭代，此時(shí)迭代次數(shù)j為1 ;使個(gè)體最優(yōu)矩陣Pm = X，全局最優(yōu)粒子Pg為矩陣 Pm中使目標(biāo)函數(shù)值g(Pmi)最小的元素 ；i = 1，2,…s ; d. 計(jì)算全局最優(yōu)粒子Pg對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值g(Pg)，并判斷其是否小于誤差閾值ERRJa 果小于則執(zhí)行步驟i，否則轉(zhuǎn)入步驟e ; e. 更新每個(gè)粒子的位置Xi、每個(gè)粒子的速度Vi，使Xi、^分別滿足： Vjtli= wX V Ji+cl XrlX (Pmi-Xji) +c2 Xr2 X (Pg-Xji)；
xJ+1i= XjiV+1^ 其中，j為迭代次數(shù)，W為慣性權(quán)重因子， 之間的均勾分布的隨機(jī)數(shù)；cl，c2為學(xué)習(xí)因子；i = 1，2,…S ;wmax= I. 2 ;wmin= 0. 4 ; f. 更新個(gè)體最優(yōu)粒子矩陣Pm:將第i個(gè)粒子的目標(biāo)函數(shù)值g (Xi)與局部最優(yōu)粒子矩陣 Pm的第i行的元素 Pmi對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值g (pm D比較，如果g (Xi) < g (Pmi)，則更新pmji Pmi= X i，否則保持口1^的值不變；i = 1，2,…，s ; g. 更新全局最優(yōu)粒子Pg:將局部最優(yōu)粒子矩陣Pm中使目標(biāo)函數(shù)值g (Pmi)最小的矩陣 元素作為更新后的全局最優(yōu)粒子Pg ; h. 將j+Ι后的結(jié)果作為j ;如果j小于等于M，則轉(zhuǎn)入步驟d ; i. 將與Pg相對(duì)應(yīng)的損傷程度作為所述梁構(gòu)件的實(shí)際損傷程度。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特征 在于，所述粒子個(gè)數(shù)s = 20,學(xué)習(xí)因子cl = c2 = 2. 05,最大迭代次數(shù)M = 15。
5. 如權(quán)利要求1所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特 征在于，所述步驟（1)是取均布的N個(gè)點(diǎn)作為驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械阻抗Z(X)滿足式 (1)：
所述式（1)中Ftl為所施加簡(jiǎn)諧激勵(lì)的幅值，i為虛數(shù)單位，f為激勵(lì)頻率，u(X)則為各 個(gè)所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)X所各自對(duì)應(yīng)的豎向位移；并且所述梁構(gòu)件滿足以下波動(dòng)方程（2):
所述式（2)中EI為所述梁構(gòu)件的彎曲剛度，Ud即對(duì)應(yīng)于上述U(X)也即各個(gè)所述驅(qū)動(dòng) 點(diǎn)X所各自對(duì)應(yīng)的豎向位移，xd則表示各個(gè)所述驅(qū)動(dòng)點(diǎn)X的橫坐標(biāo)，P為所述梁構(gòu)件的密 度，A為所述梁構(gòu)件的橫截面面積，t為所述施加簡(jiǎn)諧激勵(lì)后的時(shí)刻。
6. 如權(quán)利要求1所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，其特征 在于，所述步驟（1)中施加簡(jiǎn)諧激勵(lì)是利用激振設(shè)備進(jìn)行的，所述激振設(shè)備包括電荷放大 器、功率放大器和激振器；所述各個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械阻抗由阻抗頭通過噪聲振動(dòng)測(cè)試分析系 統(tǒng)米集得到。
7. 如權(quán)利要求1 一 6任意一項(xiàng)所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別 方法，其特征在于，所述步驟（3)中所述損傷程度優(yōu)化變量的值在0~1之間。
8. 如權(quán)利要求1 一 7任意一項(xiàng)所述的基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別 方法，其特征在于，所述梁構(gòu)件為簡(jiǎn)支梁、懸臂梁中的任意一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于反共振頻率和粒子群算法的梁構(gòu)件損傷識(shí)別方法，包括以下步驟：1)在梁構(gòu)件上均布多個(gè)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，依次對(duì)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)諧激勵(lì)分別獲得梁構(gòu)件在無損狀態(tài)下和損傷狀態(tài)下各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械阻抗；2)根據(jù)步驟1)中獲得的無損狀態(tài)和損傷狀態(tài)下各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的機(jī)械阻抗曲線，提取各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的一階反共振頻率，進(jìn)而繪制一階反共振頻率曲線，根據(jù)曲線突變來確定梁構(gòu)件上的損傷位置；3)根據(jù)步驟2)定位的損傷位置，利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化，獲得梁構(gòu)件的損傷程度。本發(fā)明采用反共振頻率既對(duì)局部損傷敏感，又具有很好的抗噪聲能力，梁構(gòu)件損傷前后反共振頻率的變化可直接用于識(shí)別結(jié)構(gòu)損傷，良好抗噪能力能有效提升損傷識(shí)別的精度。
【IPC分類】G06F19-00, G06N3-00
【公開號(hào)】CN104750978
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510107479
【發(fā)明人】王丹生, 周品, 朱宏平
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日