壓電桁架中作動器與傳感器的優(yōu)化布置研究.pdf

1、近年來，世界的航天事業(yè)尤其是我國的航天事業(yè)的發(fā)展蒸蒸日上，同時桁架結構在航天工程中應用也越來越廣泛。但是桁架結構在太空中存在著潛在的危險，這是因為外空中的介質含量及其稀薄，如果桁架結構在外空中受到某種激勵，很容易產生振動并且在短時間內達到穩(wěn)定狀態(tài)比較困難，這對航天結構系統(tǒng)本身和安裝在系統(tǒng)上的儀器與設備是不利的。解決這個問題的最好方法是振動進行主動的控制，這就需要在航天桁架中布置傳感器和作動器，利用傳感器和作動器適時的對航天桁架的響應進行

2、監(jiān)測和控制。雖然較多的傳感器和作動器能夠獲得比較全面的信息和產生較大的阻力，然而如果傳感器與作動器的數(shù)目過多、位置布置不合理，則不僅會使控制的效果下降還會增加能耗，‘嚴重時還會破壞整個控制系統(tǒng)。因此，我們需要對桁架中傳感器與作動器的數(shù)目和位置進行優(yōu)化，以便可以以合理的作動器與傳感器的數(shù)目和位置對航天桁架進行控制。這有很好的理論意義和實際的應用價值。
　　 本文以壓電智能桁架為研究對象，利用壓電片的正、逆壓電效應，分析主動桿件與結

3、構的機電耦合作用，并建立含有傳感器與作動器的智能桁架有限元模型。針對遺傳算法在收斂問題對遺傳算法的算子進行改進，同時針對遺傳算法求解多目標求解時因采用傳統(tǒng)固定權數(shù)方法確定目標的權重系數(shù)存在的主觀性缺點，本文采用隨機權數(shù)方法進行改進。同時本文應用ANSYS的參數(shù)設計語言對空間桁架進行建模和求解，并給出部分的命令流。
　　 最后本文以作動效率為準則，運用改進后的遺傳算法對桁架中傳感器與作動器的數(shù)目和位置布置進行優(yōu)化，經過對優(yōu)化結果的