动态测试中大模型传感器的优化配置研究.pdf

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1、动态测试中大模型传感器的优化配置研究田野，凌玲，胡于进(华中科技大学机械科学与工程学院，湖北武汉430074)ResearchofOptimalSensorPlacementforLargeSpaceStructuresinDynamicTestTIANYe，LINGLing，HUYu—jin(SchoolofMechanicalScienceandEngineering，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，China)摘要：通过分析多种优化配置算法的优缺点，并感器的合理布设是结构的动力学分析的关键技术

2、之结合大型结构的动态特性，提出一种混合优化算法，一。从理论上说，在被测结构上将传感器布置得越使传感器布置更加合理。以飞机侧翼结构为例进行密集，监测到的模态信息便越完整，但考虑到动态测传感器的优化配置，结果表明，采用优化算法计算得试试验的实际情况，不可能把被测结构的每个自由到的传感器配置方案，既能保证监测模态的完整性，度上布置传感器，这也是不现实的；此外，传感器过又能使模态向量的空间交角最大。多也会引入许多无用的冗余数据，这样使重要信息关键词：传感器优化配置；有效独立法；自由度的快速提取和分析带来困难_】]。所以，如何选用最缩聚优的传感器配置方案，以获取被测结构最完整模态中

3、图分类号：TH113．1信息，是值得深入研究的。文献标识码：A最初传感器的配置是依靠试验操作者对结构振文章编号：1001—2257(2013)06—0016—05动特性的认识及经验，基本属于用定性的方法来确Abstract：Byanalyzingtheadvantagesandthe定测点的数量和位置，这样必然会导致测量结果不disadvantagesofseveraloptimalalgorithmsand准确[2]。随着优化算法的发展，一些学者开始把各dynamiccharacteristicoflarge—scalestructures，a种先进算法引入到传感器优化

4、布置领域。目前，应newhybridalgorithmispresented，whichismore用最广泛的传感器配置算法有：有效独立法]、最小reasonableinrankingthesensorlocations．AndtheMAC法l_4]、有效独立一驱动点残差法[5]、模态能量airfoilcasingisusedtoapplyandtestthisalgo—法、奇异值分解法和Guyan模型缩减法等。每种算rithm，thefinalresultsindicatethatthearrange—法都是基于不同的优化目标，故都有其应用范围、优mentthrough

5、thenewoptimalmethodnotonlycan势和局限性。对于大型的机械结构模型，由于其计retaintheintegrityofthetargetmodeshapes，but算自由度过多，且各阶模态的振型分布差异性大，若guaranteethecross—orthogonalitybetweenthe单纯从某一个优化算法进行传感器优化配置，可能targetmodes．会导致计算过程过于复杂，优化结果质量差，如测点Keywords：optimalsensorplacement；effective区域性集中和检测模态分辨率低等。independencemetho

6、d；reductionofdegreeoffree—因此，提出一种基于平均模态动能系数的优化dom布置算法，较好地解决了上述的问题。首先利用自由度的缩聚技术，删除那些不关心或约束的自由度，0引言精简模型；然后用平均模态动能系数加权的有效独立法迭代计算筛选测点，并且保证所选测点满足最动力测试是各类结构进行模型修正、参数识别小距离约束，直至满足收敛条件。最后将大型的飞和安全评估等分析必不可少的环节，而测试的结果机侧翼结构的有限元模型作为算例，对其进行传感数据是通过布置在结构上的传感器输出的，因此，传器优化配置。经验证，优化算法计算得到的配置方收稿日期：2012—11—2O案有

7、良好的可行性。·16·《机械与电子)2013(6)型传感器的1优化布置理论及评价准则2基于平均动能系数的有效独立法1．1有效独立法提出的优化算法是基于有效独立法而改进的，有效独立法EI(effectireindependeneemeth—有效独立法忽略了模态动能对测点布置的影响，并od)是目前应用最广泛的算法，许多后续算法都是基且不能保证最终选择的测点位置的模态正交性。针于EI法提出的。EI法是使监测模态对应的Fisher对这些问题，利用平均模态动能系数加权的有效独立法累计添加节点，直至满足监测模态交角最大这信息矩阵的行列式取