基于改进离散粒子群算法的传感器布局优化设计

传感器布局优化是复杂系统测试性设计的重要内容,属于典型的组合优化问题.通过改进系统的故障-传感器相关性矩阵,建立了考虑传感器故障检测能力的约束优化模型.利用混沌的遍历性初始化粒子群的参数,惯性权重则根据粒子群的早熟收敛程度自适应调整,并对粒子的位置更新方式进行了重新定义,用改进后的离散粒子群算法求解建立的优化模型.仿真实例验证了本文方法的有效性,优化结果能满足系统的各项指标要求。

基于感知区域覆盖的自动驾驶传感器布局优化方法

传感器是自动驾驶汽车感知环境的重要组成部分。为了提高传感器感知数据质量,文章提出了一种传感器布局优化方法,其以加权信息覆盖面积为优化模型的目标函数,以传感器的安装位置和安装角度为决策变量,构建了传感器布局优化数学模型;模型中引入计算几何理论和DSM技术,实现了多类型传感器感知区域归一化建模和感知对象建模,并借助三角形网格的离散化算法实现了感知区域判定。最后设计了一种粒子群优化算法对模型进行求解,仿真实验结果证明了该模型的正确性和优化方法的有效性。

飞机燃油测量传感器优化布局技术

实时、准确地测量出飞机各油箱的剩余油量,对飞机飞行安全十分重要.为了提高飞机燃油的测量精度,设计了一种基于粒子群算法(PSO)的燃油测量传感器优化布局方法.首先,引入燃油实体的概念,建立了某机翼复杂、带隔断多腔油箱CAD模型及箱内燃油实体模型;其次,基于Unigraphics NX(UG)二次开发,完成了飞机不同姿态下、复杂不规则多腔油箱燃油体积的解算;再次,提出了飞机油箱最大燃油可测区(LMR)的概念,并以此作为优化目标进行传感器优化布局;最后,引入可设置边界距离因子(BDF),解决了传感器布局时与油箱壁距离过近的问题.结果表明,该方法实现了多根燃油传感器的布局,可以不受油箱形状和大小的限制,有效避开了油箱内部的干涉区域,保证不同飞行姿态下油量测量的连续性,并使得飞机燃油的可测范围达到较高水平.

基于爆炸超压场重建的传感器优化布局技术研究

研究目的是提出一种合理的传感器布局方案,使得利用最少数目的传感器重建出最高精度的爆炸超压场。采用走时层析重建的方法重建爆炸后的超压场,从超压场重建的角度提出了4个指导传感器布局的指标。首先根据爆炸冲击波传输规律建立分区域多尺度网格模型,其次采用遗传算法进行全局搜索,选取满足这4个指标的传感器最优布局方案,最后利用MATLAB进行仿真实验,并对不同传感器布局方式下这4个指标的变化规律及重建精度进行分析和讨论。实验证明,采用本文的传感器布局方案可以在满足重建精度的前提下最大程度地减少传感器数目,进而为实际爆炸试验节省费用。

面向结构形变重构的应变传感器优化布局

提出了一种面向结构形变重构的两步序列应变传感器布局方法。该方法基于应变-位移转换关系,建立了信息冗余度准则和重构精度准则。在该方法中,第一步依据列主元QR分解,确定初始传感器位置集合;第二步以重构误差最小为目标,以信息冗余度为约束逐个增加传感器位置到初始传感器位置集合。该方法应用于某相控阵天线实验平台,通过四种评价准则评估布局效果。结果表明所提方法不仅提高了重构精度而且降低了传感器信息冗余度。

基于有限包络圆的光电平台传感器布局设计

为保证光电平台视轴稳定精度,在装配阶段需要通过配平来最小化其静不平衡力矩。为降低某两轴四框架形式机载光电平台的静不平衡力矩,建立了一种多传感器布局优化设计方法。以各传感器的布局位置为变量,基于有限包络圆方法实现各传感器间的不干涉约束,快速得到具有较小静不平衡力矩的传感器布局方案。该方法成功将某光电平台关于内方位、内俯仰运动轴系的静不平衡力矩分别降低了45%和68%,有效降低了配平质量,提高了光电平台性能。

500 kV GIS隔离开关触头温度监测及外壳温度传感器优化布置

GIS触头温度是反应触头热故障信息最直接的指标,有必要实时监测其温度。目前无法在触头上安装传感器来监测其温度,因此文中提出利用多点外壳温度和环境温度的监测值来反演计算GIS触头温度,并对布置在外壳上的多点传感器进行了优化。首先建立了500 kV隔离开关气室的温度—流体场有限元分析模型,计算出温度场分布,确定了外壳传感器安装位置。同时进行温升试验,将试验和仿真结果对比,验证仿真模型的合理性。接着利用支持向量回归机训练多点外壳温度、环境温度和触头温度的对应关系,并利用多点外壳温度和环境温度的实测来反演计算触头温度,比较计算和实测结果发现平均绝对监测误差为0.47%。最后,利用遗传算法对外壳温度传感器进行优化布置,传感器数量从25个减少到5个,优化后平均绝对监测误差为2.07%,节约了成本,提高了反演计算的速度。

油量传感器优化布局仿真平台开发

文中对数字式油量测量系统设计过程中,所需完成的3项基本工作进行介绍,并针对3项基本工作开发了油量测量系统仿真平台,其中,包括传感器模型处理及自动识别模块、传感器布局优化模块和建立质量特性数据库模块,给出了以上所有模块的设计思想和详细开发方案。该平台对提高油量测量系统精度提供了理论依据,具有通用性强、可靠性高、使用方便等特点,仿真结果能够达到工程设计要求。

铝合金疲劳裂纹分布式光纤监测与扩展预测方法

针对典型航空航天器金属结构易产生疲劳裂纹损伤等问题,该文提出了一种基于光纤Bragg光栅(FBG)传感器的典型单边缺口铝合金试件疲劳裂纹监测与扩展预测方法。借助有限元仿真法,数值模拟得到单边缺口试件不同长度疲劳裂纹裂尖附近应变场分布特征,给出了FBG传感器优化布局形式。通过疲劳加载试验,获得FBG传感器中心波长偏移量随疲劳裂纹扩展响应特性,建立了中心波长偏移量与裂纹长度关系的预测模型。根据不同位置FBG传感器中心波长-应变响应特征,辨识疲劳裂纹所在区域。在此基础上,依据中心波长偏移量与裂纹长度关系模型,实现针对5种不同裂纹扩展长度的有效预测,平均误差为1.6 mm。研究表明,该文所提方法具有非视觉测量和实时性好等优点,能为实现航空航天结构健康监测与剩余寿命评估提供有力依据。

Sensors layout optimization in explosion overpressure field reconstruction

The paper proposes four indicators to guide sensors layout in practical experiment on explosion overpressure filed construction based on tomographic method with high reconstruction accuracy and the least sensors. First, genetic algorithm is adopted to conduct global search and sensor layout optimization method is selected to satisfy four indicators. Then, by means of Matlab, the variation of these four indicators with different sensor layouts and reconstruction accuracy are analyzed and discussed. The results indicate that the sensor layout method proposed by this paper can reconstruct explosion overpressure field at the highest precision by a minimum number of sensors. It will guide actual explosion experiments in a cost-effective way.

航空液压泵源健康管理系统硬件平台设计

设计了航空液压泵源健康管理系统硬件平台,通过对液压泵源关键部件进行故障模式及其影响分析(FMEA),解决了健康管理系统中的传感器选型及优化布局问题。后续故障设置及故障诊断试验表明,该硬件平台通过尽量少的传感器,较全面的采集了泵源系统的故障信息,实现了预期功能。

基于物联网的城市环境风险监测预警技术的研究

针对水源地突发污染事件、工业废水排放、重点区域大气环境、城市噪声等的监测需求,及城市环境数据多元化、海量化和多源异构的特点,通过污染源模式识别算法、异构网络构建技术、嵌入式数据融合技术等的研究及智能网关设备的研制,实现环境感知数据的融合、筛选、集成和标准化快速处理,并通过基于物联网的云可视分析技术、数据驱动的环境噪声分级评价模型、城市环境噪声预测模型、环境传感器优化布局模型等,准确、客观反映目前城市环境污染状况、特征、规律和趋势并实现城市污染源溯源,为建设基于统一云计算平台的环境信息管理系统提供数据支持,为城市环境管理与应急提供科学决策支持。