在结构健康监测中,一般通过传感器获取结构振动信息来确定结构的模态参数,并以此确定结构的运营状态。传感器优化布设是结构健康监测中的首要环节,传感器的布设位置对结构的模态参数识别有重要影响,理想的布设方式应当满足经济性、可识别性和准确性的要求。目前对于结构健康监测中传感器优化布设的研究主要基于单目标准则,针对多种准则目标的布设方法研究较少。因此本文在传统的单一传感器布设准则的基础上,引入帕累托优化理论来进行多目标优化,建立能够同时考虑多种布设准则的多目标传感器优化布设方法。本文的主要研究工作如下:一、传统的传感器多目标布设方法主要有加和法、乘积法、演绎法等,这些方法的不足之处包括:需要确定权重系数;一次只得到一个布设方案,无法给工程人员对比选择;获得多个布设方案需要进行多次运算,求解效率不高等。本文将帕累托优化引入传感器的多目标布设,提出先求解传感器布设位置的帕累托前沿,再从帕累托解中选择最终的布设方式的传感器多目标布设方法。二、考虑传感器布设位置对参数识别误差、振动响应强度和模态独立性的影响,采用帕累托优化方法建立三种两两结合的传感器双目标优化布设准则,并采用非支配排序遗传算法得到布设准则的帕累托前沿。采用二维平面桁架作为算例验证提出的布设方法,该方法可以综合考虑传感器位置对两个目标的影响,并且在帕累托前沿中可以找到不差于只考虑单一目标的布设方法的传感器布设方式。三、采用帕累托优化方法同时考虑参数识别误差最小、振动响应最大化和模态独立性的要求,以Fisher信息阵的行列式、模态动能和MAC非对角元最大值建立传感器三目标布设准则,并提出一种从帕累托解中确定终选解的传感器综合评价模型。将终选解与六种典型的布设方法对比,结果表明提出的帕累托优化方法能充分权衡传感器布设位置对参数识别误差、振动响应强度和模态独立性的影响。四、以润扬长江大桥作为实际工程算例,对大桥的南汊桥主梁进行传感器多目标优化布设。以Fisher信息阵的行列式、平均模态振型加和值以及MAC非对角元最大值为三个目标准则,采用非支配排序遗传算法得到布设准则的帕累托前沿。将在帕累托前沿中确定的终选解与5种典型的传感器布设方法对比,终选解的参数识别误差指标、振动响应强度指标和模态独立性指标的排名分别为3、3、1,进一步验证了采用帕累托优化方法进行传感器多目标布设的可行性。