基于协方差矩阵遗传算法的飞行器结构健康监控传感器优化配置.pdf

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1、机械设计与制造第8期136MachineryDesign&Manufacture2011年8月文章编号：1001—3997(2011)08—0136—03基于协方差矩阵遗传算法的飞行器结构健康监控传感器优化配置术黄一珂尚柏林(空军工程大学工程学院，西安710038)0ptimalallocationforhealthmonitoringsensors0faircraftstructurebasedongeneticalgorithmofcovariancematrixHUANGYi—ke，SHANGBo—lin(EngineeringColle

2、ge，AiecraftEngineeringUniversity，Xi’an710038，China)【摘要】利用协方差矩阵改进后的遗传算法研究了飞行器结构健康监控中传感器的优化配置问题。该方法通过历史损伤记录或实验记录对目标结构的损伤概率分布进行量化假设，并结合以协方差矩阵改进后的遗传算法，在传感器位置优化研究中加以考虑，使优化配置后的传感器阵列能够针对目标结构的损伤高发区域进行重点监控。通过与正六边形网格覆盖布局方法在不同传感器数量条件下优化结果的对比分析，证明了该方法的优越性，并对传感器的数量优化问题进行了初步讨论。关键词：遗传算法；结构

3、健康监控；协方差矩阵；损伤概率分布【Abstract】Theoptimalallocationforsensorsinhealthmonitoring0厂theaircraftstructureisstudiedbyapplyingimprovedgeneticalgorithmofcovariancematrix，whichwillassumeinquantificationthedam～ageprobabilitydistributionfortargetstructurethroughhistorydamagerecordsorexper

4、iments’records．Atthesametimethetargetstructure’Sareaswithhighprobabilityofdamageoccurrencearemonitoredstrictlywiththismethodbyconsideringsensorspositionoptimization．Bycomparingwithhexagonalgrid-coveragemethod，whichoptimalresuhsunderdifferentamountofsensorsarecomparedandanaly

5、zed，theadvantagesofthecovariancematrixmethodisproved．Finally，thesensorquantityoptimizationisalsodiscusse~Keywords：Geneticalgorithm；Structuralhealthmonitoring；Covariancematrix；Damageproba-bilitydistribution中图分类号：TH16，VI9文献标识码：A1引言中，被监测系统上传感器安置的数量和位置直接影响到监控系统的效率和精度，目前在结构健康监控中传

6、感器网络的布局中，通常按飞行器结构健康监控是一种通过将先进的传感、驱动元件集照J．@tlJlbi!序排列传感器或将结构各部分看做损伤发生概率相同的成在飞行器的结构中，利用构成的传感器网络对被监控结构的工作状态进行实时监控，并根据获取的信号进行状态评估或故障诊断，区域进行优化配置，然而在实际中同一结构不同位置发生损伤的概提供相关结构的完好状态或故障预警的监控技术。在结构健康监控率各不相同，例如铆钉孑L周围易发生应力集中的区域产生裂纹的概★来稿日期：2010—10—12-k基金项目：国家自然科学基金项目(10402035)保护关闭，进人下一个循环。

7、不均等问题。与同类设备相比，在同等功能的情况下，该设备具有尺5结语寸小、占地面积小、占用空间少和成本低的优点。参考文献目前大多数汽车安全气囊生产厂家在装配时拧紧螺母是靠操[1]胡洪国，杨汝清，臧建华，等．新型汽车主锥全自动拧紧机控制系统设作工手握螺母拧紧扳手人工找正螺栓位置，完成螺母拧紧工序。工计_J]．机床与液压，2000(1)：17—18．作过程中，操作工不断重复单一动作，极易造成操作工某一生理部[2]卫道柱，林巨广．智能型螺母拧紧机的研制[J]．合肥工业大学学报(自位疲劳过度，使本来就不高的生产效率进一步降低。由于是靠操作然科学版)，20

8、03，26(5)：1016—1020．[3]李艳芳，薛建彬．自动拆卸螺母机器人工具的机械设计与研究IJ]．机械工人为确定各个螺母的拧紧程度，螺母拧紧的