基于柔度投影法和遗传算法的结构损伤识别方法研究

结构的健康监测对于结构的安全运营和维持结构的性能非常重要。近年来,基于动态测试技术的结构损伤识别方法引起了工程界的广泛关注。损伤识别属于结构工程中的反问题。损伤识别需要解决三类问题:第一,判断结构有无损伤;第二,确定结构的损伤位置;第三,确定结构的损伤程度。将柔度投影法和遗传算法相结合,提出了一种结构损伤定位和定量评估的两阶段法。第一阶段,用柔度投影法进行损伤定位。柔度投影法能够仅用结构的低阶振动测试数据进行准确定位。第二阶段,将确定结构的损伤程度问题表达成优化问题,用遗传算法进行求解。文中给出了一种用于遗传搜索的新的目标函数形式。最后,用一平面桁架桥模型进行了数值模拟,验证了所提出的方法的有效性。此外,为了使所提出的方法更加成熟,文中进行了深入探讨,给出了一些结论,有益于今后的进一步研究。

初始点任意优化问题的广义梯度投影法

利用广义投影与罚函数技巧和辅助规划处理带等式和不等式约束问题以及采用二阶段搜索方法，给出了一个初始点可任意的带不等式和等式约束的优化问题的广义梯度投影算法，并证明了该算法具有全局收敛性。文中削弱了文献［１］的条件，保持了它的优越性，罚参数在计算过程中自动调整且只需适当大，因此，在实际运用中不会有太大的困难。

一种基于维度投影的多维数据相关性可视分析方法

针对高维多元数据相关性分析需求,首先提出一种基于KNN和Pearson相关系数的维度相关性度量方法KNN-Pearson,通过数据集在维度某数据值处的密度定量地表示某维度对聚类的贡献度,并将其作为计算元素,通过Pearson相关系数计算各维度间的相关性大小,定量地表示各维度之间的相关程度;进而提出一种基于维度投影的相关性可视分析方法,通过多维尺度分析(MDS)进行维度投影,用投影散点图和矩阵热图展示维度之间的相关性,用投影矩阵和平行坐标展示数据的分布态势和聚类特征,允许通过维度选择构造用户感兴趣的子空间,在子空间中交互地分析数据、探索规律;将上述方法应用于食品安全领域,设计并实现了一个农残数据相关性可视分析系统,通过数据筛选、维度选择、尺度缩放以及多视图联动等交互手段实现对多地区农产品中检出农药的相关性分析,从而发现检测地区对农产品施用农药的模式,掌握农药施用的规律.最后通过用户体验以及评价,证明了文中方法的有效性.

适用于高亮度投影显示的聚合物稳定胆甾相液晶材料的优化

聚合物促使稳定的胆甾相织构(Polymer_stabilizedcholesterictexture简称PSCT)光阀是用胆甾相液晶/聚合物构成的,在偏压下呈现双稳态,并可用来制作无源矩阵多稳态显示器。通过调节胆甾相液晶的螺矩、聚合物的浓度和聚合反应条件,我们能使PSCT光阀性能最优化。我们还研究了在各种不同温度下PSCT光阀的性能,已经利用PSCT液晶材料成功地研制出高亮度。

基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法

针对空间圆柱面拟合非线性强、鲁棒性差和稳定性弱的问题,提出基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法。首先,通过坐标变换计算圆柱面在平面上的投影圆度。然后,借助遗传算法的全局寻优特性快速搜索最优投影圆度所在平面的法向量,进而利用平面投影计算空间圆柱面的半径及轴线方程。最后,利用坐标逆变换得到原始坐标下的空间圆柱面特征参数。由于空间圆柱面投影圆度只与投影平面法向量的方向角有关,因此只须合理设置法向量方向角的取值范围,即可使得解空间覆盖所有位姿的空间圆柱面。另外,遗传算法具有良好的全局寻优性和收敛性,在空间圆柱面拟合这类多变量非线性寻优问题中能够取得良好的效果。仿真实验和实际应用表明,相对于传统拟合方法,基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法具有无须预估初值、鲁棒性强、拟合精度高和稳定性好等优点,是实现任意位姿空间圆柱面拟合的有效方法。

叶片投影盖度——描述植物群落结构的有效方法

植物群落盖度是描述植物群落结构及其重要性的主要指标之一。但长期以来植物群落盖度的测定往往是基于野外目视估计 ,影响了植物群落盖度特征度量的准确性。本文引入植物群落叶片投影盖度 (FPC)的概念 ,其含义是植物群落叶片覆盖地表的百分率 ,它具有生态意义明确、适于描述植物群落水平结构的特点。使用自制的FPC测量仪 ,在新疆的两个地区进行了FPC的测定 ,同时将测定数据与采用Stella模型工具开发的植物群落生理生态模型的模拟FPC值进行比较 ,二者相符较好。因此 ,认为FPC是描述干旱区植物群落水平结构的有效方法 ,并可用于所有植物群落叶片投影盖度的度量。

基于分层投影盖度的荒漠植被相对生态功能测定

以往有关荒漠植被的生态功能的研究基本上是以盖度为主要指标的,而荒漠植物枝条极不规则,盖度不能反映植物覆盖地表的真实状况,且盖度与投影盖度一般不存在对应关系,加之荒漠植被稀疏,用盖度不仅不能表征植物的生态功能和地位,而且往往忽视了植物高度的生态功能。以2002-2013年民勤荒漠区定位样方观测资料为例,运用分层投影盖度分析了5种主要植物群落的生态功能,结论表明:2002-2013年这5种植物群落的盖度大小的排序是:白刺>梭梭+白刺>沙蒿>麻黄>梭梭,投影盖度大小的排序是:梭梭+白刺>白刺>麻黄>沙蒿>梭梭,生态功能排序是:白刺>麻黄>梭梭+白刺>梭梭>沙蒿,即植被盖度、投影盖度和生态功能并不对应。研究结论认为:今后在做荒漠植物功能分析亦即用到植物的盖度时,应以投影盖度为主,而冠幅盖度只应作为一个对照参考指标;在研究荒漠植物的生态功能时,植株高度是一个不可忽视的重要指标。

基于Fisher特征投影差异度的间歇过程故障预报

为了保证间歇生产过程的安全、可靠运行,人们不仅希望在过程发生故障后能够及时进行故障诊断,更希望在只有微小故障征兆出现时就能够对故障的发展进行预报。对间歇过程进行故障预报研究已经成为目前过程控制领域的一个重要研究方向。针对间歇生产过程发生渐变故障的特点,结合Fisher判别分析方法,提出了基于特征投影差异度的故障预报方法。通过建立特征投影差异度的时间序列模型,预报未来生产批次的差异度,并将其与差异度阈值对比,进而实现间歇过程的故障预报及故障诊断。通过注射成型生产过程的数据对该方法进行实验验证,结果表明了所提方法的有效性。

基于投影偏度和投影峰度的投影寻踪自助法的正态性检验

本文研究了多元分布的正态性检验问题,用投影寻踪自助法,获得了投影偏度和投影峰度正态性检验统计量,证明了在零假设成立时,所提出的偏度和峰度检验统计量的极限分布为一高斯过程的上界.为计算机模拟计算提供了有力的手段和依据.

带有误差变量的投影偏度和峰度的多元正态性检验——用投影寻踪自助法

考虑带有误差变量的多元正态检验问题,给出了新的投影偏度和峰度检验统计量,证明了在零假设成立时,所给的检验统计量的极限分布为一高斯过程的上界,为计算机模拟计算提供了有力的手段和依据.

基于公理化模糊集合的投影相似度多属性决策方法

针对属性值为语言值的模糊多属性决策问题,本文提出了一种以公理化模糊集合为基础的投影相似度多属性决策方法,将评价自然语言转化为相对应的由模糊划分生成的公理化模糊集;将已知备选方案看作向量,基于公理化模糊集合向量的模长与余弦值,提出了投影相似度;并由此构建了相应的多属性决策模型。最后,通过算例的比较来说明该模型的有效性和实用性。

色谱指纹图谱定性相似度和定量相似度的比较研究

以药材栀子为例,对中药色谱指纹图谱定性相似度和定量相似度的宏观评价方法进行比较研究。用栀子对照药材和不同产地的栀子药材的HPLC指纹图谱实验结果,分别从化学成分分布相似性和含量相似性两个方面评价各产地药材与对照指纹图谱的相似性。以对照药材供试液不同进样量时获得的数据比较定性和定量相似度差异。提出了指纹图谱比率定性相似度SF′,投影含量相似度C%、定量相似度P%和平均质量百分数M%等一系列概念。结果显示,表征化学成分分布相似性的定性相似度不能揭示含量性质,只有在定性相似度合格基础上,定量相似度合格的药材才能满足生产和实际需要。可见,定性相似度和定量相似度的密切结合是用指纹图谱宏观控制药材质量的最佳方法。

不同强度放牧对贝加尔针茅草原群落和土壤理化性质的影响

在一个生长季内,比较分析了贝加尔针茅草甸草原不同放牧强度地段(非牧段,轻牧段,中牧段和重牧段,以放牛为主)植物群落的总地上现存量、总投影盖度、平均高度和土壤理化性质的变异。结果表明,不同强度放牧条件下各项指标均呈规律性变化,表现为植被的生长状况和土壤状况随着放牧强度的增加而劣化,且群落总地上现存量、总投影盖度、群落高度之间具有显著的相关性。土壤的pH值和电导率与地面凋落物的量之间存在显著负相关。考虑各项指标对放牧反应的敏感性、变化的稳定性和测定的方便性,可以把群落盖度、土壤化学性质的变化作为草地健康评价的关键指标。

基于PCA空间的自适应相似近邻保持投影算法

非相度保持投影算法是一种有效的特征提取算法,该算法无须参数设置且识别性能稳定,但算法的运算量大,并且存在着小样本问题,因此提出了一种基于PCA空间的自适应相似近邻保持投影算法。该算法为了减少权值的计算量,提出直接利用PCA处理过的样本进行近邻计算,以归一化的样本平方欧氏距离来构造相似权值;而为了解决小样本问题提出了最大化差异形式的目标函数,从而有效地解决了小样本问题,同时也提高了算法的识别精度。最后人脸库上的实验结果表明所提算法的有效性。

一种正交子空间投影高光谱图像端元提取算法

端元提取是高光谱图像混合像元分解的关键问题。针对正交子空间投影方法进行端元提取需要端元先验知识的问题,提出一种基于光谱最小信息熵的正交子空间投影高光谱图像端元提取方法。以光谱最小信息熵判定最优端元子集,同时将正交投影散度作为不同地物光谱向量之间相似性的测度指标用于判别端元。利用模拟数据和真实数据对算法进行验证,结果表明:算法不需先验知识,能够自动进行端元提取,且精度较高。

根据坐标测量数据估算建筑物的弯曲程度

建筑物的中心轴线构成空间曲线,要依据曲线上有限个观测点的坐标,计算曲线的弯曲度,用以估算建筑物的弯曲程度。文章建立起空间曲线的三种弯曲度指标。给出了能直接利用原始数据计算平均弯曲度的公式;设计出以极大化搜索为基础的求投影弯曲度的方法;构建了以最佳圆弧拟合为特征的估算整体弯曲度的方案。最后,对三种弯曲度的特点和走势进行了分析比较。

黄土高原不同土地利用方式分层植被的盖度差异

[目的]分析不同土地利用方式黄土高原植被的覆盖状况,为监测该区植被特别是非绿色植被盖度的变化提供数据支持,为遥感估算植被覆盖度(FVC)在土壤侵蚀预测中的应用提供可靠依据。[方法]选择黄土高原不同土地利用类型的7块植被样地,采用样带法进行逐半月的分层植被盖度调查,分析了绿色植被盖度(f_(PV))和非绿色植被盖度(f_(NPV))在不同类型以及不同层次结构下的年内变化,为侵蚀过程模型中植被因素的获取提供参数。[结果]①沙地、草地、人工柠条林地、人工油松林地、黄陵和秦岭的天然林地等6个样地中,植被的年内投影总盖度变化不大。投影f_(PV)和其所占投影总盖度的比例年内均随时间先逐渐增加,7-9月达到最大值,其后迅速减小。而投影f_(NPV)随时间的变化趋势与f_(PV)相反。受耕作制度影响,耕地投影f_(PV)和f_(NPV)年内变化剧烈。②7-9月,在黄陵和秦岭的天然林样地,投影f_(PV)比例可达100%,其他4种样地分别可达60.6%,70.5%,58.8%和84.9%,意味着仅考虑投影f_(PV),将忽略占总盖度39.4%,29.5%,41.2%和15.1%的f_(NPV)的生态效益。③人工柠条、人工油松林地,黄陵、秦岭的天然林地等4种具有明显植被垂直结构的样地中,乔木层、灌木层和地表层的f_(PV)与f_(NPV)的年内变化与投影f_(PV)与f_(NPV)的变化趋势基本一致;4种样地植被的投影总盖度与地表层总盖度呈线性关系,其相关性可达0.85(R^(2))。[结论]黄土高原不同土地利用方式耕地投影f_(PV)和f_(NPV)年内变化剧烈,其他样地年内投影f_(PV)先增加后减小,投影f_(NPV)与其相反。占总投影盖度的15.1%~41.2%的投影f_(NPV),在该区是不可忽略的地被组成。不同层次的f_(PV)和f_(NPV)年内变化趋势与投影f_(PV)和f_(NPV)一致,地表层总盖度与投影总盖度也存在显著的线性相关性。在区域监测时应重点关注耕地植被盖度的提取季节与地表总盖度。

一种结构损伤评估的两阶段法研究

结构损伤会引起结构动力特性的改变,这种改变可以用模态参数和结构参数表示。文中将柔度投影法和遗传算法相结合,提出一种基于不完整模态数据的结构损伤定位和定量评估的两阶段法。第一阶段,用柔度投影法进行损伤定位,并进行深入分析。第二阶段,用遗传算法确定损伤程度。文中提出一种用于遗传搜索的新的目标函数形式。最后,用一六跨平面桁架桥模型进行数值模拟,验证文中所提方法的有效性。

红石拱桥损伤检测与识别

在吉林红石混凝土拱桥的健康监测中，采用以动态观测为基础的柔度投影法与模态应变能法相结合进行损伤识别．通过越障试验获取必需的拱桥振动模态与振动频率等参数，以柔度投影法为主进行损伤定位识别，以模态投影法为主进行损伤定量，可以获得较好的效果．该方法简便易行。并具有一定的识别精度．建议在实际工程中推广应用．由于在损伤定量识别中还存在一定误差，最大偏离可达30％～40％，需要进一步研究改进．

求解一般约束优化问题的一个全局收敛的混合不精确SQP算法(英文)

对于一般约束优化问题,本文通过一种特殊的耦合策略,把一个局部超线性收敛的不精确SQP算法与广义梯度投影法相结合,从而给出了一个混合算法.该算法无需计算拉格朗日函数的海色矩阵,并且在适当的假设下,算法具有全局和局部超线性收敛性.