دانلود پایان نامه درمورد شبکه های عصبی و پایش تغییرات

روشهای گوناگونی برای تشخیص آسیب بر پایه اندازهگیری مشخصات دینامیکی سازه به وجود آمده است. این روشها را میتوان بر پایه نوع دادهای که از سازه جمع آوری میشود و یا پارامتری که اندازهگیری میشود ویا روشی که به آن تشخیص صورت میگیرد طبقهبندی کرد.به عنوان مثال میتوان به روشهای پایش تغییرات در پارامترهای مدال، روش بروزرسانی ماتریس، روشهای بر پایهی شبکههای عصبی، روشهای تشخیص الگو بر پایه فیلتر کالمان ،روش آماری و روش پردازش سیگنال اشاره کرد.در این بخش به صورت خلاصه به این روشها اشاره میشود. در اغلب موارد ، میبایست ابتدا پاسخهای ثبت شده با یکی ازروشهای پردازش سیگنال نظیر آنالیز فوریه زمان کوتاه،تبدیل هیلبرت-هوانگ ،توزیع ویگنر-ویل ویا آنالیز ویولت تجزیه وتحلیل شود، تا اطلاعات موضعی و نهفته، بارز وآشکار گردند. دراین فصل در مورد روش انتخابی برای پردازش سیگنال (تبدیل هیلبرت) بطور مشروح بحث خواهد شد.
Widget not in any sidebars

4-3-1 تغییر در پارامترهای مدال
هر تغییری در مشخصات دینامیکی سازه منجر به تغییر در مشخصال مدال سازه همچون فرکانس های طبیعی، اشکال مدی و مقادیر میرایی می شود.این تغیرات را می توان به منظور تشخیص آسیب ردیابی کرد.
4-3-2 تغییر در فرکانس های طبیعی
فرکانسهای طبیعی سازه تابعی از جرم و اعضا میباشد.هر آسیب در سازه منجر به کاهش سختی در اعضاء و در نتیجه تغییر این فرکانسها می شود و لذا از این موضوع میتوان به عنوان شاخصی برای تشخیص آسیب استفاده کرد.تشخیص آسیب با این روش با دو نگرش بکار گرفته می شود در یکی از این رویکردها آسیب به صورت ریاضی مدل شده ،فرکانس طبیعی سازه حدس زده می شود. مقدار تخمین زده شده با مقدار اندازه گیری شده فرکانس از سازه مقایسه شده و حضور آسیب تشخیص داده می شود.
در رویکرد دوم، پارامترهای آسیب همچون طول و عرض و محل آن از تغییرات فرکانس شناسایی میشود.و لذا در این رویکردها محل وقوع آسیب نیز تعیین میشود.از آنجا که فرکانس طبیعی سازه پارامتری مربوط به کل سازه است لذا نمیتوان از آن جهت مکانیابی آسیب بهره برد.با این حال از پاسخهای مدال سازه میتوان برای تشخیص محل آسیب استفاده کرد چرا که اشکال مدی با پاسخهای محلی در مدهای بالاتر ارتباط دارد [20].
4-3-3 تغییر در اشکال مدی
این روشها از ماتریس سختی که به صورت دینامیکی اندازهگیری شده است. برای تشخیص آسیب استفاده میکنند. ماتریس نرمی به صورت معکوس ماتریس سختی تعریف میشود و هر ستون در این ماتریس نماینده یک الگو تغییر شکل سازه تحت بارگزاری بار واحد در گروه خاصی میباشد.ماتریس نرمی را میتوان با محاسبه اشکال مدی و فرکانسهای طبیعی نرمال شده با جرم بدست آورد.اگر سازه دارای درجات آزادی متعددی باشد به دلیل حجم بالای محاسبات تنها میتوان از مدهای مهم با فرکانس پایین استفاده کرد.
در این روش آسیب را میتوان با مقایسه با ماتریس نرمی محاسبه شده آسیب دیده با ماتریس نرمی سازه سالم شناسایی کرد. گاهی اوقات میتوان از ماتریس نرم محاسبه شده توسط روش المان محدود به جای اندازهگیری ماتریس نرمی سازه سالم استفاده کرد. این روش را میتوان جزء سطح سوم تشخیص آسیب طبقهبندی کرد.
4-3-4 روشهای بروز رسانی مدل
این روش از مدل سازه و پارامتری وابسته به آن استفاده میکند.به طور مثال جرم سختی و میرایی از طریق معادلات حرکت واندازهگیری به دست میآیند.ماتریسهای سختی جرم و میرایی چنان فرموله میشوند که پاسخ مدل، شبیه پاسخ دینامیکی اندازهگیری شده باشد.این ماتریسها با اندازهگیریهای دینامیکی جدید بروز رسانی میشوند. ماتریس سختی و میرایی بروز رسانی شده را میتوان با ماتریس اولیه سختی میرایی جهت تشخیص مکان و شدت آسیب مقایسه کرد.
4-3-5 روشهای بر پایه شبکه های عصبی
شبکههای عصبی به عنوان مفهومی برای عمومیت بخشیدن به مدلهای ریاضی شناخت انسان توسعه یافتهاند. این روشها نشان دادند که میتوانند به عنوان روشی مؤثر برای تشخیص آسیب به کار گرفته شوند.برطبق نظر آقای هایکین، شبکه عصبی از تعداد بسیاری پردازشگر موازی متشکل از یک پردازشگر خاص تشکیل شده است، که میتوانند دادههای تجربی را در خود ذخیره کند و آن را برای استفاده بعدی مهیا کند[21]. به دلیل ظرفیت بالای این شبکهها در تشخیص دقیق الگوها، سازگاری مدلسازی غیرخطی و توانایی یادگیری میتوان از شبکههای عصبی برای پایش سلامتی سازهها به صورت گوناگون بهره برد.
1-جهت مدلسازی رفتار دینامیکی سیستم یا قسمتی از آن
2- جهت مدلسازی نیروهای بازگشتی در سازه
3-جهت انجام تشخیص الگو برای تشخیص آسیب در ماشینهای دوار
4-3-6 روشهای تشخیص الگو
حضور آسیب در سازه موجب تغییر مشخصات مُدال شده که خود موجب تغییر در اُلگویِ پاسخ سازه مینماید با کنترل این الگو میتوان به زمان مکان و شدت آسیب پی برد. هِرا و همکارش هوو موفق به تشخیص آسیب در سازه و پایش اغتشاشات در پاسخ دینامیکی شدند. انگیزه این روش در این مطلب این بود که وقوع آسیب، موجب وقوع نقطه تکین در پاسخ سازه میشود که آن را میتوان در تبدیل ویولت پاسخ مشاهده کرد[22].
روش دیگری در این باب در آزمایشگاه ملی los Alamos بر پایه روشهای آماری پیشنهاد شده است.این روش شامل چهارچوب آماری تشخیص الگو است که از ارزیابی محیط کاری سازه و به دست آوردن پاسخ سازه و تشخیص پارامترهای حساس به آسیب تشکیل یافته است.
4-3-7 روش فیلتر کالمان
روش فیلتر کالمان برپایه مدل استوار است و از یک الگوریتم بهینه تحلیل داده بازگشتی جهت تخمین پارامترهای لازم برای تشخیص آسیب استفاده میکند.متغییرهای مورد نیاز برای تشخیص آسیب همچون جرم و سختی و میرایی را نمیتوان به صورت مستقیم اندازهگیری کرد و بنابراین پاسخ تغییرمکان، سرعت و یا شتاب سازه در عمل اندازهگیری میشوند. روش کالمان به صورت یکسری معادله حرکت،مقادیر پارامتری سازه را به پاسخ اندازهگیری شده مربوط میکند.این روش مقادیر پارامترهای سازه را با استفاده از مدل دینامیکی و اندازه گیری گذشته تخمین زده و آنگاه این مقادیر را ضمن مقایسه با مقادیر اندازهگیری شده واقعی بهینه میکند.
4-3-8 روش آماری
این روش تازه به وجود آمده، برپایه روش Bayesian پایه گذاری شده است.برتری مهم این روش در حالت هایی آشکار می شود که مقادیر ناکافی اندازه گیری وجود دارد. جهت حل مشکل عدم اطمینان ها کاتافیگیوتیس و بک یک چهارچوب آماری بر این اساس جهت تشخیص و پایش سلامتی سازهها تعریف کرده اند.این روش آماری جهت حل مسائل مربوطه به عدم اطمینان های ناشی از نتایج ناکافی آزمایش، اشکالات مدل سازی، عدم حساسیت های پارامترهای مدال به تغییرات سختی و داده های ناکافی به علت کمبود حسگر و داده همراه با نویز توسعه یافت[23].
4-4 روش تحلیل سیگنال