[發明專利]一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法

在審

• 申請號: 201911301399.6
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111177972A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王曉慧;陳皓月
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/15;G06N3/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明提供一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法，其實施步驟如下：步驟一：根據已知結構響應建立優化模型；步驟二：根據優化模型利用重采樣粒子群優化進行求解；步驟三：懲罰最優解并修改優化模型。通過以上步驟，實現了在已知部分結構響應的前提下對結構載荷的求解，達到了使用重采樣粒子群優化求解結構載荷的效果，解決了結構檢測中求解結構載荷的問題，本發明操作簡單，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法，屬于計算機技術領域。

背景技術

在結構設計以及結構檢測中，對于結構的響應以及載荷的求解都具有重要意義。在傳統結構響應求解過程中，往往是通過建立結構模型并根據結構外載荷求解結構響應(應力、位移、頻率等)，進而確保結構的穩定性與安全性。但是在一些特殊工況下，特別是空間飛行器的安全監測中經常無法準確獲得結構的外載荷信息，而是通過傳感器獲得結構的部分響應信息，這使得根據部分結構響應信息以及結構模型求解結構載荷顯得尤為重要。重采樣粒子群優化是一種智能優化方法，主要思想源于對鳥類捕食行為的研究，具有簡單易行、收斂速度快、設置參數少的優點，并且相比于傳統粒子群優化方法具有更強的搜索能力，在解決實際問題中展示了其優越性。考慮到重采樣粒子群優化的優點，實現根據結構響應及模型求解結構載荷的需求，本發明提供了一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法。

發明內容

1、目的

本發明提供一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法，通過已知的結構模型以及結構部分響應參數(應力、位移等)利用重采樣粒子群優化的方法對結構外載荷進行求解，引入一種根據結構響應求解結構外載荷的新方法。

2、技術方案

本發明提供一種基于重采樣粒子群優化的結構載荷求解方法，其實施步驟如下：

步驟一：根據已知結構響應建立優化模型；

步驟二：根據優化模型利用重采樣粒子群優化進行求解；

步驟三：懲罰最優解并修改優化模型。

其中，在步驟一中所述的“已知結構響應”，指的是所要求解載荷的結構的部分響應，可以是結構的位移或應力等；

其中，在步驟一中所述的“優化模型”，指的是根據結構響應抽象得到的數學模型，優化模型包括目標函數、要進行優化的設計參數以及設計參數應滿足的約束條件三部分，優化模型的數學表述如下：

min z＝f(x)

s.t. g_i(x)＜0 i＝1，2，3，...，m

其中g_j(x)為設計參數應滿足的不等式約束，m為不等式約束個數；對于不同的結構模型，其約束形式及約束個數具有不同的形式，需根據具體問題進行建立；f(x)為數學優化模型的目標函數；

其中，步驟一中所述的“根據已知結構響應建立優化模型”，其建立過程如下：

建立優化模型目標函數f(x)，建立公式如下：

其中x′₁，x′₂，...，x′_n為已知的結構響應；x₁...x_n為優化模型中的設計參數在本發明中為與結構載荷具有映射關系的結構響應，其確定方法如下：

(x₁...x_n)＝h(F)

其中h(F)為結構模型，F為結構外載荷；

建立優化模型約束g_i(x)＜0，優化模型約束需根據具體已知結構建立。