撓性航天器傳感器優(yōu)化配置及參數(shù)辨識(shí)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文撓性航天器傳感器優(yōu)化配置及參數(shù)辨識(shí)研究Sensorplacementoptimizationandmodalidentificationofnexiblespacecraft學(xué)號(hào)：21203105完成日期：一麴垣壓膽大連理工大學(xué)DalianUIliVersityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文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、

2、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)

3、立法保證了各振型的線(xiàn)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

4、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。法關(guān)鍵詞：撓性航天器；傳感器；在