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(jié)構(gòu)在航天工程中應(yīng)用也越來越廣泛。但是桁架結(jié)構(gòu)在太空中存在著潛在的危險，這是因為外空中的介質(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，很容易產(chǎn)生振動并且在短時間內(nèi)達到穩(wěn)定狀態(tài)比較困難，這對航天結(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(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)，分析主動桿件與結(jié)

3、構(gòu)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(quán)數(shù)方法確定目標的權(quán)重系數(shù)存在的主觀性缺點，本文采用隨機權(quán)數(shù)方法進行改進。同時本文應(yīng)用ANSYS的參數(shù)設(shè)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(jīng)過對優(yōu)化結(jié)果的