基于自适应引力算法的桥梁监测传感器优化布置

高 博，柏智会，宋宇博

(兰州交通大学 机电工程学院，兰州 730070)

桥梁的健康监测是测量桥梁在损伤条件下的动力特性和结构参数改变量，对比其在无损状态下的信息，并制定出最佳的维护方案[1]。传感器优化布置方案对桥梁健康监测的测试精度和参数分析有着直接影响。考虑到经济性和结构特征，要求桥梁上安装的传感器数量有限，因此，如何利用有限的传感器测点代表整体结构的运行状况和完整信息显得十分重要。传感器优化布置原理是从N个待测点中挑选出M个布设点，使目标函数达到最优的过程。其实质是组合优化问题，由于最终布置结果的复杂性和多样性，成为当今学者的热门研究课题。

目前已有许多成熟的传感器布置方法，其中传感器优化布置方案主要分为两类，一类是传统优化方法：Kammer等[2]提出的有效独立法是以模态矩阵为理论基础，将测点独立性的贡献值作为判定准则，依次删除贡献最小的测点，最终留下线性无关性最大的点作为传感器布置方案；Carne等[3]提出的模态置信准则(modal assurance criterion ，MAC)，将MAC矩阵的非对角元素最小化作为目标函数，发现MAC可以较好的反映梁模态向量的识别性；Guyuan缩减法[4]是利用刚度质量比小的位置更能反映结构的模态特性，将传感器布置在缩减后的位置。上述方法得到的结果往往是局部次优点，存在优化效率较低，寻优性能差的缺点，并不能达到理论与实际值误差最小的要求。第二类群智能优化算法，凭借其优秀的搜索和开发能力，在传感器布置中取得了快速发展：Dinh-Cong等[5]将Jaya算法应用到传感器优化布置和复合结构的损伤识别，发现可以成功找到损伤部位；……