[發明專利]一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法

有效

• 申請號: 202110262009.X
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113094806B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 楊書儀;廖力力;凌啟輝;胥小強;陳哲吾;戴巨川;何興云
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/25;G06F111/06;G06F119/20
• 代理公司: 北京睿博行遠知識產權代理有限公司 11297
• 代理人: 董自亮

本發明公開了一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法，首先建立履帶車輛車身的三維模型并進行有限元計算和模態分析，依據模態分析結果進行初選測點的選擇；然后在履帶車輛車身的三維模型上選擇m個測點位置作為初選測點即傳感器布置優化的約束條件，計算出m個測點模態位移并作為數據輸入；將模態置性準則設為優化目標函數，針對履帶車輛振動測試傳感器布置多維優化，PSO算法出現早熟收斂，易陷入局部最優的問題，提出的PSO?IWLF算法，設置算法參數并進行優化計算；最后根據優化結果布置傳感器并進行振動測試，對優化結果進行評價。本發明解決了履帶車輛振動測試中傳感器布置冗余問題，為工程實際應用中履帶車輛結構優化和車輛輕量化設計提供支持。

技術領域

本發明涉及車輛振動測試技術領域，具體是涉及一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法。

背景技術

履帶車輛因其越野性能與通過性強，在現代軍事、建筑、農業等領域發揮著重要的作用。

由于履帶車輛結構龐大，整備質量高，這必將影響履帶車輛作業時的機動性能，因而進行履帶車輛車身結構的輕量化設計十分必要。通過傳感測試手段實測履帶車輛在各種激勵作用下的振動響應，可為履帶車輛結構優化和輕量化設計提供理論基礎和工程實踐指導。

目前，在大尺寸結構件振動測試中，傳感器布置一直是人們重點關注的問題。傳感器布置數量過多，會造成傳感器布置冗余，經濟成本增加；傳感器布置數量過少，則會導致測試結果誤差大，不能對結構進行科學合理的評價。

傳感器布置優化本質為一種組合優化問題，即將有限個傳感器分配至結構自由度節點上。因此本發明提出一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法，有效的解決了履帶車輛振動測試中傳感器布置冗余問題，為工程實際應用中履帶車輛結構優化和車輛輕量化設計提供技術支持。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提出了一種有效減少傳感器布置數目，節省經濟成本的一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法。

本發明所采用的技術方案如下：

一種履帶車輛振動測試傳感器布置優化方法，其特征在于，該方法的實施步驟如下：

(1)根據履帶車輛車身各個節點模態參數可準確表征履帶車輛車身完整的動態特性，建立履帶車輛車身的三維模型并進行有限元計算和模態分析，依據模態分析結果進行初選測點的選擇；

(2)按照步驟(1)的模態分析結果，在履帶車輛車身的三維模型上選擇m個測點位置作為初選測點即傳感器布置優化的約束條件，將m個測點用阿拉伯數字從1至m進行編號，計算出m個測點的前8階模態位移并將其作為優化計算的數據輸入；

(3)在前兩步驟基礎上，選擇基于模態置信因子(MAC)矩陣的非對角線元素值最小作為傳感器優化布置準則即后續優化計算的目標函數，代入所述初選測點的前8階模態位移，得出不同傳感器布置位置的模態置信因子矩陣的非對角線元素值；

(4)采用一種慣性權值協同學習因子非線性動態調整的粒子群優化算法(PSO-IWLF)作為履帶車輛振動測試傳感器的布置優化算法，其中慣性權值協同學習因子呈指數函數特征變化；根據傳感器布置優化的約束條件設置算法的邊界處理策略，通過計算迭代，得到模態置信因子矩陣的非對角線元素值最小的傳感器布置位置組合。

(5)綜合考慮測試成本和測試效果，根據步驟(4)優化的履帶車輛振動測試傳感器的布置結果，確定最佳布置方案，并在履帶車輛車身相應測點位置布置傳感器，通過振動試驗對優化結果做出評價。

進一步地，所述步驟(1)中模態分析結果為履帶車輛車身模態分布結果，根據模態密集度由大到小，將履帶車輛車身各個節點進行排序。

進一步地，所述步驟(2)中履帶車輛車身初選測點的選擇，根據模態密集選擇前m個測點。

進一步地，所述步驟(3)中通過公式