基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法
专利汇可以提供基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 属于时变环境下 桥梁 结构损伤判别领域，特别涉及一种基于应变响应 累积分布函数 差的桥梁集群结构损伤判别方法，本发明所述的基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法，其一，利用基于监测应变响应数据相似度的 聚类分析 算法 ，实现对集群内全部桥梁监测应变响应数据的划分，建立多个具有相似概率分布的应变响应数据类别；其二，每一数据类别下，利用基于桥梁结构应变监测数据集合重构的去噪方法，有效提高结构应变海量监测数据去除噪声的计算效率；其三，每一数据类别下，利用基于累积分布函数残差的损伤判别因子，有效剔除时变环境 温度 对结构应变监测数据的影响，可实现集群内全部桥梁结构的损伤判别。，下面是基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法专利的具体信息内容。
1.基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：采集健康状态下桥梁集群内有监测系统的全部相似桥梁所有测点的结构应变监测数据；
步骤二：采用基于数据相似度的监测应变响应聚类分析方法对结构应变监测数据的每一列进行聚类分析，获得所有测点按照数据相关度的聚类划分结果；
步骤三：根据步骤二的聚类划分结果，采集待诊断状态下，某一类别内所有测点的结构应变监测数据；
步骤四：根据步骤三获得的某一类别内所有测点的结构应变监测数据，利用基于桥梁结构应变监测数据集合重构的降噪方法，获得该类别减弱噪声干扰后的结构应变监测数据；
步骤五：在步骤四的基础上，在该类别内随机选择参考点，构建待诊断状态下该类别内所有测点的损伤判别因子及阈值；
步骤六：将该类别内所有测点的损伤判别因子与损伤判别阈值进行比较，当测点的损伤判别因子大于损伤判别阈值时，则该测点处发生了损伤，获得该类别内全部测点的损伤判别结果；
步骤七：重复步骤三至步骤六，获得集群内所有类别下的测点的损伤判别结果。
2.根据权利要求1所述的基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤诊断方法，其特征在于，步骤二所述的获得所有测点按照数据相关度的聚类划分结果的方法为：
步骤二一：根据步骤一获得的健康状态下的结构应变监测数据集合X，其矩阵中每一列代表同一个测点，每一行代表同一时刻，矩阵X可表达式为：
X＝[ω1,ω2,…,ωi,…,ωn]m×n (1)
式中，ωi为第i个测点健康状态下的结构应变监测数据；1≤i≤n；n为测点个数；m为健康状态采样点个数；
步骤二二：根据健康状态下的结构应变监测数据集合X的任意列向量为ωi，即任意两个测点ωi和ωj的相关系数为ρij：
式中，σi2和σj2分别为ωi和ωj的方差；σij为ωi和ωj的协方差；1≤i≤n；1≤j≤n；i≠j；
步骤二三：根据不同测点的应变响应监测数据的相关系数ρij作为测点聚类划分标准，对健康状态下结构应变监测数据集合X进行聚类划分。
3.根据权利要求1所述的基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤诊断方法，其特征在于，步骤四所述的获得该类别减弱噪声干扰后的结构应变监测数据的方法为：
步骤四一：假设待诊断状态下某一类别的结构应变监测数据集合为矩阵Y，则矩阵Y的构造矩阵定义为：
A＝YTY (3)
式中，(·)T表示对矩阵转置；Y为待诊断状态下结构应变监测数据集合， u为待诊断状态采样点个数；v为某一类别的测点数；
步骤四二：对构造矩阵A进行奇异值分解：
A＝USvVT (4)
式中，U和V分别为构造矩阵A的左奇异向量矩阵和右奇异向量矩阵；Sv为矩阵A的奇异值按由大到小排列所构成的对角阵；
步骤四三：保留Sv中前r个奇异值，得到重构矩阵A'：
式中，A'为构造矩阵A降噪后的重构矩阵；Sr为重构矩阵A'保留的前r个奇异值构成的对角阵；
步骤四四：由待诊断状态下某一类别的结构应变监测数据集合Y和重构矩阵A'，获得减弱噪声干扰后的结构应变监测数据的重构矩阵Y'：
Y'＝(YT)-*·A' (6)
式中，Y'为待诊断状态下某一类别的结构应变监测数据集合Y降噪后的重构矩阵；
(·)-*为对矩阵求伪逆。
4.根据权利要求1所述的基于应变响应概率分布函数差的桥梁集群结构损伤诊断方法，其特征在于，步骤五所述的构建待诊断状态下该类别内所有测点的损伤判别因子及阈值的方法为：
步骤五一：设待诊断状态下去除噪声后某一类别的结构应变监测数据集合为Y'，定义如下：
式中，u为待诊断状态采样点个数；v为某一类别的测点数；p为待诊断状态的某一采样点，1≤p≤u；q为某一类别的某一测点，1≤q≤v；Y′pq为待诊断状态下聚类降噪后第q个测点的结构应变监测数据的第p个采样点；
步骤五二：则第q个测点在第p个时刻结构应变监测数据的累计分布函数值定义为：
F(Y′pq)＝∑P(≤Y′pq) (8)
式中，P(Y′pq)为待诊断状态下聚类降噪后第q个测点的结构应变监测数据的第p个采样点的概率；
步骤五三：设选择该类别内第c个测点作为参考点，则损伤判别特征εpq定义为：
εpq＝F(Y′pq)-F(Y′pc) (9)
式中，c为从v个测点中随机选取的参考测点；1≤c≤v；
步骤五四：根据损伤判别特征εku，获得损伤判别因子hq：
则待诊断状态下聚类组内所有测点的损伤判别因子集合η定义为：
η＝{h1,h2,…,hq,…,hv} (11)
步骤五五：根据待诊断状态下聚类组内所有测点的损伤判别因子集合，定义该类别下的阈值α为：
α＝β·{η}95％ (12)
式中，β为保证系数根据经验选取，建议选择不小于2；{·}95％取95％的分位数，向下取整。
基于应变响应累积分布函数差的桥梁集群结构损伤判别方法
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发明内容
具体实施方式
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