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1、复杂系统在桥梁挠度变化异常检测中的应用探究1112唐旖旎,葛恒奇,邵帅,付雷(1.重庆交通大学土木工程学院,重庆400074;2.贵州高速公路集团有限公司,贵州贵阳550001)摘要:在复杂系统模式中,桥梁挠度变化异常检测的根本内外界环境的交互复杂性,体现了整个复杂系统的复杂性,目的是预测复杂系统的涌现形态。相较于传统桥梁挠度变同时也驱动了复杂系统自身的不断演化。化过程,本文在复杂性科学的基础上,将钢桁-混凝土组合3)不确定性。不确定性与其随机性相关,但复杂系统中结构试验梁挠度变化认为是满足非平稳时间序列,基于结构的随机性不仅
2、影响其状态,而且对其组织结构和行为方式亦向量的异常检测,运用CSSR(因果态分割重构)算法,为桥梁可产生一定影响。挠度变化异常检测提供一种新的检测理念。4)涌现性。通过局部或全局的交互模式,不同元素主体关键词:复杂系统;因果态分割重构算法;钢桁-混凝土组合类型与状态、元素主体之间的交互以及系统行为随时间不断结构试验梁;Matlab改变,系统中子系统或基本元素之间的局部交互,一定时间中图分类号:U446文献标志码:B后在整体上演化出一些相异于原系统的独特新性质而形成文章编号:1672-4011(2017)07-0136-03某种
3、模式,是为涌现性。涌现性体现为与子系统行为显著不DOI:10．3969/j．issn．1672-4011．2017．07．065同的宏观整体性质的一种质变,反映了宏观与微观的联系,是以微观展现的宏观效应。1复杂系统概述5)预决性。其决定复杂系统的发展趋向,是系统对未来状态的预期与实际限制的有机统一。1．1复杂系统的定义6)演化。复杂系统由元素主体构成,经进一步演化而发复杂系统是基于局部信息具有中等数目作出相应反应展成为功能与结构较之于前更为复杂的系统,由低到高、由的智能性、自适应性主体的系统。其相对于英国著名物理学简到繁是复杂
4、系统本质属性。家艾萨克·牛顿力学时代以来所构成的简单系统而言,具有7)开放性。即系统与内外界以及子系统之间存在能量、根本性质的区别。简单系统与随机系统中,事物元素之间的相互作用相对比较弱,其可用较少的变量进行定义,应用简信息或物质的交互,体现为虽复杂但常见的动态连续环境单系统中的简单统计学理论来分析研究它们的行为。简单类型。系统可控制、可预见同时亦可组成。而复杂系统,其复杂并2基于结构向量模型的桥梁挠度变化异常检测算法不一定是指系统的规模具有复杂性,且不一定与其系统规模成正比,系统中的事物元素从一般意义上具有一定的智能性2．1
5、因果态分割重构算法与自适应性且具有强烈的耦合作用,即可根据自身所处的部模式发现是一种新的复杂系统建模思想,是模式学习和分环境由自身的策略与规则作出具有一定方向性的判断与模式识别的延伸。本文在模式发现的基础之上,定义一种结决策。由此,复杂系统具有秩序与混沌的双重特点:①非简构向量来区分结构系统内部的量变与质变,以模式发现为建单系统,亦非随机系统;②复杂系统是具有智能性、自适应模思想,ε机理论为计算理论,采用因果态重构算法,即性、突现性、不稳性、不确定性及非线性等特征的系统;③复CSSR算法,进行钢桁-混凝土组合结构试验梁挠度变化
6、杂系统由众多强烈耦合的不同层次、不同大小的子系统组分析。成,子系统之间相互依赖,亦具有一定的协同作用,同时可以CSSR算法于2002年由Shalizi给出,是ε机理论的重构共同进化。算法,其思想来源于符号动力学中有限状态机的分割方法。1．2复杂系统的特点CSSR算法首先假设一个“陌生”过程是一个独立同分布的过1)中等大小规模的元素主体,即系统具有一定规模。复程,分布随机,结构简单,初始因果态唯一,统计复杂性为零。杂性科学认为简单系统以及无组织的“复杂系统”只是简单由此假设,CSSR算法运用统计检验方法来判断,是否需要增系统的不
7、同形式,复杂系统本质特征是元素数目较多且具一加新因果态类型及数目才能更准确地描述该“陌生”过程。定能动性。该复杂系统建模过程保证了因果态的齐次性和确定性,为后2)自适应性,即构成系统的是由时空交叠或分布的元素续异常检测与状态预测奠定数据基础。主体,其能够通过不断学习及根据周围环境,调整自身的结因果态分割重构(CSSR)算法,是一个由上至下的过程,构和行为,以适应外界或內界的各种变化。正是元素主体与从桥梁结构挠度变化值开始,到字符,再到字符串,然后到字或字符的集合,是为因果态,最后回归到因果态的集合,即ε收稿日期:2017-03
8、-20机理论。其算法步骤如下。作者简介:唐旖旎(1992-),女,四川雅安人,在读硕士研究生,主要研究方向:桥梁工程。1)初始化:在初始化步骤中,将时间序列都映射到同一·136·个因果态中,此过程为一随机序列,其统计复杂性为零。桁上弦杆上翼缘焊接联结。2)齐次化:在齐次化步骤
