壓電桁架中作動(dòng)器與傳感器的優(yōu)化布置研究.pdf

1、近年來(lái)，世界的航天事業(yè)尤其是我國(guó)的航天事業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上，同時(shí)桁架結(jié)構(gòu)在航天工程中應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。但是桁架結(jié)構(gòu)在太空中存在著潛在的危險(xiǎn)，這是因?yàn)橥饪罩械慕橘|(zhì)含量及其稀薄，如果桁架結(jié)構(gòu)在外空中受到某種激勵(lì)，很容易產(chǎn)生振動(dòng)并且在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)比較困難，這對(duì)航天結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本身和安裝在系統(tǒng)上的儀器與設(shè)備是不利的。解決這個(gè)問(wèn)題的最好方法是振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)的控制，這就需要在航天桁架中布置傳感器和作動(dòng)器，利用傳感器和作動(dòng)器適時(shí)的對(duì)航天桁架的響應(yīng)進(jìn)行

2、監(jiān)測(cè)和控制。雖然較多的傳感器和作動(dòng)器能夠獲得比較全面的信息和產(chǎn)生較大的阻力，然而如果傳感器與作動(dòng)器的數(shù)目過(guò)多、位置布置不合理，則不僅會(huì)使控制的效果下降還會(huì)增加能耗，‘嚴(yán)重時(shí)還會(huì)破壞整個(gè)控制系統(tǒng)。因此，我們需要對(duì)桁架中傳感器與作動(dòng)器的數(shù)目和位置進(jìn)行優(yōu)化，以便可以以合理的作動(dòng)器與傳感器的數(shù)目和位置對(duì)航天桁架進(jìn)行控制。這有很好的理論意義和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文以壓電智能桁架為研究對(duì)象，利用壓電片的正、逆壓電效應(yīng)，分析主動(dòng)桿件與結(jié)

3、構(gòu)的機(jī)電耦合作用，并建立含有傳感器與作動(dòng)器的智能桁架有限元模型。針對(duì)遺傳算法在收斂問(wèn)題對(duì)遺傳算法的算子進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)針對(duì)遺傳算法求解多目標(biāo)求解時(shí)因采用傳統(tǒng)固定權(quán)數(shù)方法確定目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)存在的主觀性缺點(diǎn)，本文采用隨機(jī)權(quán)數(shù)方法進(jìn)行改進(jìn)。同時(shí)本文應(yīng)用ANSYS的參數(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)空間桁架進(jìn)行建模和求解，并給出部分的命令流。
　　 最后本文以作動(dòng)效率為準(zhǔn)則，運(yùn)用改進(jìn)后的遺傳算法對(duì)桁架中傳感器與作動(dòng)器的數(shù)目和位置布置進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)過(guò)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的