基于PSO算法的带减振器斜拉索参数的识别

张力文，何 华，陈庆志，周建庭，宁金成

(1.重庆交通大学，重庆400074;2.广西吉泰投资有限公司，广西南宁530001;3.河南交通职业技术学院，河南郑州450005)

1 基本原理

在工程实践的基础上，斜拉索多阶自振频率可以更多以动态测试及根据计算值的斜拉索设计参数利用有限元法较准确地确定。设计参数与实际参数的不同，所以存在测定值与计算值的偏差［δ］。参数识别基于实际斜拉索频率数据，就可以获得斜拉索索力T、抗弯刚度EI、减振器刚度K、减振器位置εL，对实际状态的斜拉桥结构的准确评价借鉴意义。这时的斜拉索参数识别问题可以被转化为一个有约束力的最优化问题［1－2］:

式中:E(p)为残差向量;n为维数;W为权重对角矩阵，其权重系数定义为元素wk，这是各阶误差在相应的目标函数中所占权重;ek(p)为斜拉索第k阶自振频率计算值和实测值之差，ek(p)==［T，EI，K，εL］(T 定义为待识别参数向量，T，EI，K，εL 参数分别用 p1，p2，p3，p4表示)。

问题的解空间分别由pL(待识别参数向量取值上限值)和pU(待识别参数向量取值下限值)构成。用传统的弦理论公式解决实际问题得到索力值T0，通过斜拉索全截面的计算得到抗弯刚度EI0，得到lgK的设计值lgK0，其中εL取拉索全长的0.01～0.1。本文中 T 和 EI取值范围分别为［0.9T0，1.1T0］和［0.3EI0，0.45EI0］;lgK 的解空间取［1，7］。当式(1)很小的时候，就可以认为识别结果与各待识别参数的真实值密切接近。

对式(1)的优化问题，可采用遗传算法、模拟退火法、单纯形法、PSO算法等多种多样的算法，都可以获得斜拉索的参数，如物理参数、力学参数。在此基础上，笔者结合上述PSO算法对式(1)进行优化。……