• ISSN 0258-2724
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基于频响函数的动车组构架传感器优化布置

彭珍瑞 张楠 殷红 董康立

彭珍瑞, 张楠, 殷红, 董康立. 基于频响函数的动车组构架传感器优化布置[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(2): 402-407, 414. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170780
引用本文: 彭珍瑞, 张楠, 殷红, 董康立. 基于频响函数的动车组构架传感器优化布置[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(2): 402-407, 414. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170780
PENG Zhenrui, ZHANG Nan, YIN Hong, DONG Kangli. Optimal Sensor Placement of EMU Frame Based on Frequency Response Function[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(2): 402-407, 414. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170780
Citation: PENG Zhenrui, ZHANG Nan, YIN Hong, DONG Kangli. Optimal Sensor Placement of EMU Frame Based on Frequency Response Function[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(2): 402-407, 414. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170780

基于频响函数的动车组构架传感器优化布置

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170780
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(61463028)
详细信息
    通讯作者:

    彭珍瑞(1972—),男,教授,博士生导师,研究方向为传感器优化布置、模型修正,E-mail:pengzr@mail.lzjtu.cn

  • 中图分类号: O327;U270.14

Optimal Sensor Placement of EMU Frame Based on Frequency Response Function

  • 摘要: 为了实现传感器布置的位置和数量双重优化,提出了一种基于频率响应函数的传感器优化布置方法. 首先,对结构进行模态分析并提取模态振型,计算结构的频率响应函数;然后,基于独立分量分析和K-均值聚类法优化传感器布置位置;最后,计算不同传感器数量对应的布置结果的Fisher信息矩阵及其熵,信息熵的极小值对应的传感器数量即为传感器布置最优的数量. CRH3型动车组构架传感器优化布置结果表明,传感器均布置在符合国际铁路联盟标准UIC615-4规定的所有工况下构架产生最大应力位置附近,并且布置结果可以使数量有限的传感器获得的信息量最大化.

     

  • 图 1  传感器位置布置流程

    Figure 1.  Flow chart of sensor placement

    图 2  悬臂梁前3阶模态振幅

    Figure 2.  First three mode amplitudes of cantilever beam

    图 3  悬臂梁Fisher信息矩阵信息熵值

    Figure 3.  Entropy of Fisher information matrix of cantilever beam

    图 4  悬臂梁布置效果

    Figure 4.  Result of sensor placement of cantilever beam

    图 5  PCA与ICA布置结果信息熵对比

    Figure 5.  Comparison of entropy between PCA and ICA

    图 6  构架Fisher信息矩阵信息熵值

    Figure 6.  Entropy of Fisher information matrix of frame

    图 7  转向架构架传感器布置效果

    Figure 7.  Result of sensor placement of frame

    表  1  PCA与ICA特性简要比较

    Table  1.   Brief comparison of the characteristics between PCA and ICA

    项目PCAICA
    处理信号类型高斯信号非高斯信号
    统计特性二阶高阶
    处理效果得到非相关分量得到独立分量
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    表  2  悬臂梁布置结果

    Table  2.   Results of sensor placement of cantilever beam

    传感器数目布置位置
    31、19、25
    41、17、19、24
    51、11、14、17、30
    61、5、11、14、17、25
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    表  3  S355J2G参数

    Table  3.   Parameters of S355J2G

    密度/(g•cm– 3弹性模量/Pa泊松比
    7.852.06 × 10110.28
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-11-06
  • 修回日期:  2018-04-10
  • 网络出版日期:  2018-05-31
  • 刊出日期:  2019-04-01

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