基于信息熵的城轨车辆应变传感器优化布置

张子璠， 李 强， 刘汉文， 丁 然

(1.北京交通大学 机械与电子控制工程学院， 北京 100044； 2.东风汽车公司技术中心， 武汉 430058)

目前城轨车辆构架的可靠性试验普遍采用布置传感器的方法，通过跟踪测试，获得符合我国线路特征工况下的危险部位的结构应力信息，从而达到指导结构可靠性设计的目的.然而目前构架上的传感器主要依靠经验布置，位置和数量的选择存在较大主观性.因此研究科学的传感器布置方法，对构架的健康监测具有重要意义[1].

目前通用的传感器优化方法包括模态动能法、有效独立法和模态置信准则法等[2].有效独立法是目前传感器优化方法中使用最广泛的一种方法，该方法的中心思想在于选择对目标模态线性独立性贡献最大的测点，从而可以从有限的传感器中获得最多的结构信息，然而其缺点在于容易选择一些振动能量较低的测点.鉴于此，学者们从不同角度提出了基于能量加权的有效独立法，有效改善了传感器布置效果[3-5].

对于转向架构架这样的大型复杂结构，其有限元离散网格通常可以达到数以万计，由于测点分布较密，通常会遇到传感器冗余配置的问题，即相近的2个测点同时被选中[6-7].Stephan[8]定义了一种测点间模态矩阵的范数距离，距离小于门槛值的测点模态信息高度相关，则这些测点只会保留一个，避免了冗余性.Papadimitriou[9-10]基于贝叶斯参数识别理论，以信息熵为传感器优化目标函数，从理论上证明了冗余……