接口前处理在光机系统动力学分析和面形优化中的应用

为了解决光机系统动力学分析与面形优化过程中由于光机接口程序后处理方式所引起的计算数据量大或接口处理失效的问题,提出将光机接口处理过程移到有限元前处理中,并进行了光机系统的集成分析与优化。首先,为了解决标准Zernike多项式在环形离散点域内的非正交性,引入了节点面积加权因子和环域Zernike多项式。提出了通过对镜面施加均匀压强求节点支反力的方式求取节点面积加权因子的计算方法。然后采用最小二乘法推导出镜面刚体位移和拟合镜面变形的Zernike多项式系数与镜面各节点变形量之间的线性关系式。最后,编写接口程序将这些线性表达式以多点约束(MPC)的方式导入到有限元模型中,在前处理过程中完成系统的光机接口处理过程。通过对非稳态风载引起的某1.2m地基望远镜视轴抖动和液压whiffletree支撑下的主镜镜面高阶变形量进行结构动力学随机响应分析,验证了光机前处理方法对解决光机系统动力学问题的有效性。此外,还以镜面面形为优化目标对1.2m轻量化主镜的镜体结构和尺寸进行敏感度分析,证明了光机前处理方法可以有效地简化镜面面形的优化分析过程。

无线传感器网络节点的三维定位技术研究

无线传感器网络作为当今时代贯穿多领域的综合性网络,需要节点定位、数据融合、时间同步等技术共同支撑。其中,节点定位技术作为无线传感器网络技术的重要技术之一,对收集到的信息是否准确起到举足轻重的作用。针对三维空间中无需测距节点定位算法存在的误差,提出了一种改进算法。改进算法分为两部分,第一部分,通过对定位误差给予不同权重、对质心算法加权因子优化的方法降低网络中节点定位误差;第二部分,通过最小二乘法距离拟合原理对未知节点坐标进行再一次修正,进而提高节点定位精度。同时,改进算法依旧具有原算法的优点。仿真结果显示在考虑锚节点比例、通信半径、总节点个数对平均定位误差影响时,改进的算法与原算法相比,平均定位误差分别降低了约12.82%、15.06%、11.94%。在400个传感器节点相同网络下,改进后的算法与原算法能量消耗基本相同,达到了改进算法的目的。