本文關(guān)鍵詞：撓性航天器傳感器優(yōu)化配置及參數(shù)辨識(shí)研究

  更多相關(guān)文章： 撓性航天器 傳感器 在軌辨識(shí) 優(yōu)化配置 遺傳算法 特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法

【摘要】：在軌航天器低剛度、大柔性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)給其自身帶來(lái)巨大的撓性,對(duì)航天器動(dòng)力學(xué)和控制帶來(lái)顯著影響。模態(tài)參數(shù)信息對(duì)于建模、動(dòng)態(tài)特性分析及控制器設(shè)計(jì)是十分必要的。其中模態(tài)參數(shù)辨識(shí)中所需輸出是根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)配置加速度或位移傳感器采集獲取的,然而實(shí)際的測(cè)點(diǎn)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于結(jié)構(gòu)自由度數(shù),因此,合理的傳感器優(yōu)化配置方案和模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法對(duì)于能否準(zhǔn)確識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)具有重要的意義。針對(duì)上述問(wèn)題,本文主要研究工作如下：首先詳細(xì)介紹了三種主要的傳感器優(yōu)化配置方法,并研究了各自?xún)?yōu)缺點(diǎn),在平面桁架及撓性衛(wèi)星模型上完成了配置布點(diǎn),結(jié)果表明,模態(tài)動(dòng)能法布置簡(jiǎn)捷,具有很強(qiáng)的抗噪能力,有效獨(dú)立法保證了各振型的線性獨(dú)立,模態(tài)置信法則增強(qiáng)了各振型的可分辨性。然后,針對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)化配置方法難以獲得最優(yōu)值的問(wèn)題,將遺傳算法結(jié)合有效獨(dú)立法,對(duì)Yao的算法選擇過(guò)程做了改進(jìn),采用精英選擇結(jié)合比例選擇,在撓性航天器上進(jìn)行了傳感器配置,結(jié)果發(fā)現(xiàn),改進(jìn)的遺傳算法維持了種群多樣性,收斂到最優(yōu)值所需種群規(guī)模比Yao方法減少近50%,降低了收斂到最優(yōu)值所需種群規(guī)模,提高了收斂效率,并且提供了最優(yōu)值附近的多個(gè)較優(yōu)值,為實(shí)際工程提供了更多選擇。最后,對(duì)某型號(hào)撓性衛(wèi)星模型運(yùn)用不同方法進(jìn)行了傳感器優(yōu)化配置,并結(jié)合特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法對(duì)不同方案辨識(shí)了系統(tǒng)參數(shù),研究發(fā)現(xiàn),辨識(shí)所需的輸出數(shù)據(jù)在姿態(tài)信息中加入振動(dòng)信息后,大幅增加了辨識(shí)的模態(tài)階數(shù),三種主要配置方案在有無(wú)測(cè)量噪聲時(shí)辨識(shí)能力相近,其中EI法在存在噪聲情況下略?xún)?yōu)于另外兩種方法,辨識(shí)相對(duì)誤差較小,能夠準(zhǔn)確地辨識(shí)出系統(tǒng)的頻率。將需要辨識(shí)的模態(tài)作為傳感器優(yōu)化配置中的目標(biāo)模態(tài)時(shí),所得配置結(jié)果則可以有效識(shí)別出目標(biāo)模態(tài)信息。
【關(guān)鍵詞】：撓性航天器 傳感器 在軌辨識(shí) 優(yōu)化配置 遺傳算法 特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V441
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 傳感器優(yōu)化配置方法研究進(jìn)展10-11
• 1.2.2 模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法11-12
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 2 傳感器優(yōu)化配置研究14-22
• 2.1 傳感器優(yōu)化配置算法14-17
• 2.1.1 模態(tài)動(dòng)能法14-15
• 2.1.2 有效獨(dú)立法15-16
• 2.1.3 模態(tài)置信法16-17
• 2.2 傳感器配置評(píng)價(jià)準(zhǔn)則17
• 2.3 平面桁架結(jié)構(gòu)數(shù)值算例17-21
• 2.3.1 傳感器優(yōu)化配置19-20
• 2.3.2 傳感器配置結(jié)果的評(píng)價(jià)20-21
• 2.4 小結(jié)21-22
• 3 基于遺傳算法的傳感器優(yōu)化配置22-29
• 3.1 初始化和適應(yīng)度值22-23
• 3.2 選擇算子23-24
• 3.3 交叉、變異算子24
• 3.4 改進(jìn)算法步驟24-25
• 3.5 數(shù)值算例25-28
• 3.6 小結(jié)28-29
• 4 撓性航天器的傳感器優(yōu)化配置29-42
• 4.1 模型描述29-30
• 4.2 有限元建模30-34
• 4.3 不同方法配置34-40
• 4.3.1 基于模態(tài)動(dòng)能法的優(yōu)化配置34-35
• 4.3.2 基于有效獨(dú)立法的優(yōu)化配置35-36
• 4.3.3 基于模態(tài)保證準(zhǔn)則法的優(yōu)化配置36-37
• 4.3.4 基于改進(jìn)遺傳算法的優(yōu)化配置37-40
• 4.4 配置方案的選擇40-41
• 4.5 小結(jié)41-42
• 5 模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法42-46
• 5.1 狀態(tài)方程和觀測(cè)方程42-43
• 5.2 構(gòu)造脈沖響應(yīng)函數(shù)43
• 5.3 特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法過(guò)程43-44
• 5.4 模態(tài)參數(shù)的確定44-45
• 5.5 小結(jié)45-46
• 6 某型號(hào)撓性衛(wèi)星的傳感器優(yōu)化配置及模態(tài)參數(shù)辨識(shí)46-57
• 6.1 撓性動(dòng)力學(xué)模型描述46-47
• 6.2 撓性衛(wèi)星模型與仿真參數(shù)47-49
• 6.2.1 具體模型參數(shù)47-48
• 6.2.2 激勵(lì)信號(hào)48-49
• 6.2.3 數(shù)據(jù)采集49
• 6.3 傳感器優(yōu)化配置結(jié)果49-51
• 6.4 參數(shù)辨識(shí)結(jié)果51-54
• 6.5 傳感器優(yōu)化配置對(duì)特定模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的影響54-56
• 6.6 小結(jié)56-57
• 7 結(jié)論57-59
• 7.1 總結(jié)57
• 7.2 展望57-59
• 參考文獻(xiàn)59-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 黃文虎,王心清,張景繪,鄭鋼鐵;航天柔性結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的若干新進(jìn)展[J];力學(xué)進(jìn)展;1997年01期

2 林賢坤;張令彌;郭勤濤;趙曉平;;協(xié)同進(jìn)化遺傳算法在傳感器優(yōu)化配置中的應(yīng)用[J];振動(dòng)與沖擊;2009年03期

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本文編號(hào)：1048140