Reconhecimento da força do cabo baseado em Rede Neural Informada pela Física

XU Hao ,  

SHAN Deshan ,  

WU Kang ,  

YU Zhongru ,  

摘要

O reconhecimento preciso da força do cabo é de grande importância prática, mas o método de frequência comumente usado na engenharia apresenta problemas como fórmulas de cálculo complexas e diversas. Para alcançar reconhecimento de alta precisão da força do cabo, a Rede Neural Informada pela Física (Physics-informed Neural Network, PINN) foi introduzida no campo do reconhecimento da força do cabo, propondo um método de reconhecimento da força do cabo de pontes estaiadas baseado nesta rede. Este método introduz um termo de perda da equação de vibração da corda que representa a força do cabo na função de perda da rede neural como informação física, define a força do cabo como um parâmetro aprendível da rede e utiliza a resposta dinâmica de deslocamento do cabo para treinar a rede, permitindo o reconhecimento da força pela minimização da função de perda. Foi estabelecido um modelo de elementos finitos de cinco cabos estaiados típicos para obter dados de resposta, e o método foi utilizado para reconhecer a força do cabo. Os resultados mostraram que, em todos os problemas estabelecidos de reconhecimento da força do cabo, o erro de reconhecimento não excedeu 3%, com alta precisão; o campo de deslocamento previsto pela rede tem dificuldade em reconstruir com precisão o deslocamento real do cabo, mas pode restaurar bem o campo de deslocamento de vibrações de baixa ordem. Com base nisso, um experimento de ponte modelo em laboratório foi realizado, confirmando novamente a eficácia do método proposto, provando que este método possui alta precisão de reconhecimento, forte confiabilidade e boa expansibilidade, sendo adequado para o reconhecimento prático da força do cabo em engenharia.

关键词

Ponte estaiada;Rede Neural Informada pela Física;Equação de vibração;Reconhecimento da força do cabo;Reconhecimento de parâmetros

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