基于MATLAB多目标优化的结构健康监测传感器布置研究平台

资 源 简 介

该项目利用MATLAB实现结构传感器优化布置算法，支持模态分析、灵敏度计算与多目标优化，平衡传感器数量与模态识别精度，并提供可视化配置对比功能，适用于工程结构监测研究。

详 情 说 明

基于多目标优化的结构健康监测传感器布置研究系统

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的结构健康监测传感器优化布置算法研究平台。系统通过先进的模态分析技术与多目标优化算法，解决了传感器布置中成本（数量）与模态识别精度之间的平衡问题。平台集成了多种优化策略与评估指标，为工程师和研究人员提供了一个全面的传感器布置方案设计与分析工具。

功能特性

• 结构模态分析：基于有限元模型计算结构模态参数和频响函数
• 灵敏度计算：评估不同位置传感器对模态可观测性的贡献度
• 多目标优化算法：实现NSGA-II算法，平衡传感器数量与模态识别精度
• 可视化展示：提供传感器布置方案的三维图形化展示
• 对比分析：支持不同优化策略的性能比较
• 指标评估：基于模态置信度矩阵和有效独立法的量化评估

使用方法

1. 准备输入数据：

- 准备结构有限元模型文件（包含节点坐标和单元连接信息） - 设置材料属性参数（密度、弹性模量等） - 定义传感器布置约束条件（可布置区域、数量范围等） - 指定目标监测模态阶数和优化算法参数

1. 运行优化程序：

- 执行主程序启动传感器优化布置计算 - 系统将自动进行模态分析、优化计算和结果评估

1. 查看分析结果：

- 获取优化后的传感器位置坐标 - 分析目标函数收敛曲线和模态可观测性报告 - 查看三维可视化布置方案 - 比较不同传感器数量下的模态识别精度

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：

- 优化工具箱（Optimization Toolbox） - 统计和机器学习工具箱（Statistics and Machine Learning Toolbox） - 并行计算工具箱（Parallel Computing Toolbox，可选用于加速计算）

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能流程，包括结构模态参数计算、传感器布置灵敏度分析、多目标优化算法执行、布置方案可视化生成以及多种优化策略的性能对比分析。该文件作为系统的主要入口，协调各功能模块完成从数据输入到结果输出的完整处理链条，实现了传感器优化布置的一站式解决方案。