[发明专利]一种叶片动应变测量的传感器布置方法

权利要求书

1.一种叶片动应变测量的传感器布置方法，所述方法包括以下步骤：

第一步骤(S1)中，提取叶片三维有限元模型的应变模态振型；

第二步骤(S2)中，基于所述应变模态振型确定叶片振动模态阶次、传感器数目和约束条件；

第三步骤(S3)中，将应变模态振型矩阵的条件数作为目标函数，利用优化算法寻找应变模态振型矩阵条件数最小的传感器布局，其中，将测点应变模态振型ψ_d的条件数作为目标函数的条件数计算公式如下：cond(ψ_d)＝||ψ_d||·||ψ_d^-1||

其中，||ψ_d||表示设计矩阵ψ_d的二范数，ψ_d^-1表示设计矩阵ψ_d的逆，采用粒子群算法优化叶片应变测点最优布局包含以下步骤：

S301种群初始化：随机生成N组有n个测点p种方向的组合方案，其中在叶片可测的节点约束范围内生成一个N×n_d的随机矩阵K₀；分别计算N组测点组合的应变模态振型矩阵ψ_d的条件数，记录群体最小条件数λ_min及其对应的群体最优测点布局方案记录个体最优测点组合的测点号和对应测量方向初始化每组测点组合的历史最佳组合方案，其中，n_d为传感器数目；

S302速度初始化：在粒子群速度约束范围随机初始化粒子群的速度公式V₀＝fix(5*rand(N，n_d))，式中fix表示对结果取整，rand(N，n_d)表示对初始速度在区间[0，1]给定随机数；

S303速度更新：给定迭代次数j，在每次迭代后更新粒子群速度：

V_iter+1＝fix(ωV_iter+C₁rand(0，1)(κ_iter-K_iter))+fix(C₂rand(0，1)(repmat(D_min，N，1)-K_iter))，式中，ω为惯性因子；C₁，C₂为常数；iter表示第iter次迭代，1≤iter≤j；rand(0，1)表示区间[0，1]上的随机数；repmat(D_min，N，1)表示将群体最优布局D_min复制至N行一列，以保证矩阵可加性；fix表示对结果取整，V_iter为每次迭代过程中群体的速度，初值为在粒子群速度约束范围内生成的随机矩阵V₀；K_iter为每次迭代过程中群体的位置，其初值为在叶片可测的节点约束范围内生成的随机矩阵K₀，κ_iter为每次迭代过程中历史最优布局；

S304粒子群优化目标更新：K_iter+1＝K_iter+V_iter+1；

S305：更新每组测点历史最优布局κ，更新全局测点最优布局D_min以及最小条件数λ_min，重复步骤S303)、S304)、S305)；当iter＞j时迭代结束，D_min即为叶片应变测点最优布局；

第四步骤(S4)中，根据最优应变模态振型矩阵和最小条件数，确定传感器测点的最优布局。