糊底机机架模态分析及传感器优化布置方法研究

摘要

纸纱复合袋糊底机是实现纸纱复合包装袋自动化糊底的机械设备。糊底机机架是纸纱复合袋糊底机的主要承载基体，对于糊底机的正常运行具有举足轻重的作用。为了研究机架的特性，需使用传感器采集试验信号并为后续分析做准备，以获取机架的参数，这就需要对机架进行模态分析。为了测得有效、精确度高的数据，必须对机架的模态分析及传感器优化布置方法进行深入研究。
　　本文主要对模态分析和传感器优化布置方法进行了深入研究。对机架进行了模态分析和静力分析，提供了相应的传感器优化布置方案，用以验证机架的性能和为机架的进一步优化提供理论支持。本文的主要研究内容如下:
　　(1)介绍了现有传感器优化布置和模态分析的意义与方法，建立了机架的模型，并对其进行了模态分析和静力分析。
　　(2)对使用序列法，进行传感器优化布置时，初始测点如何进行选取的问题进行了研究。介绍了几种常用的初始测点选取方法，分别使用了两种不同的三维空间结构为研究对象，应用三种不同类型的传感器优化布置准则，对使用这些方法得出的方案进行了对比。得出使用奇异值分解法的布置方案，在这些对比方案的评价中最优。
　　(3)针对传感器优化布置的传统布置方法进行了研究，从初始测点的方法选定着手，引入候选测点筛选策略和松弛策略，提出了基于EI及MAC的松弛传感器优化布置方法，并将其应用于机架，得出了相应的传感器布置方案。
　　(4)对布谷鸟算法的国内外研究现状进行了综述，针对布谷鸟算法的寻优步长不确定性较强、较易陷入局部最优解的缺陷，提出了混合引力搜索与高斯扰动的精英布谷鸟算法(GGECS)。该算法提出了自适应控制策略，将布谷鸟算法中的步长因子和发现概率进行动态地调整，并使用帕累托法则进行精英分类，分别对属于不同类别的鸟巢进行引力搜索和高斯扰动，从而提高算法的种群多样性，避免算法落入局部最优解，提高了算法的寻优精度和收敛速度。
　　(5)针对基于智能算法的传感器优化布置方法进行了研究，使用了基于混合引力搜索与高斯扰动的精英布谷鸟算法进行传感器优化布置，并将其应用于机架，得出了相应的传感器布置方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 研究现状

1．2．1 模态分析研究现状

1．2．2 传感器优化布置方法

1．3 纸纱复合袋糊底机简介

1．4 论文主要研究内容

2 糊底机机架建模与模态分析

2．1 糊底机机架

2．1．1 模型建立

2．1．2 模型简化

2．2 糊底机机架的模态分析

2．2．1 理论模态分析的基本原理

2．2．2 材料性能属性设定

2．2．3 网格划分

2．2．4 理论模态分析的步骤

2．2．5 模态提取方法选择

2．2．6 机架理论模态分析

2．3 糊底机机架的静力分析

2．3．1 静力分析的基本原理

2．3．2 边界约束和载荷设置

2．3．3 机架静力分析

2．4 本章小结

3 测点的初选方法

3．1 初选测点的常用方法

3．1．1 平均布点法

3．1．2 模态分量加和法

3．1．3 特征向量乘积法

3．1．4 列主元QR分解法

3．1．5 奇异值分解法

3．2 测点初选方法对比

3．2．1 桁架桥模型

3．2．2 初选测点方案对比

3．2．3 方案评价

3．3 奇异值分解法初选方案的进一步验证

3．3．1 桁架塔模型

3．3．2 初选测点方案对比

3．3．3 方案评价

3．4 本章小结

4 基于EI及MAC的松弛传感器优化布置

4．1 基础理论与方法

4．1．1 EI法

4．1．2 累加序列法

4．2 初始测点方法选定

4．3 候选测点筛选策略

4．4 松弛策略

4．5 基于EI及MAC的松弛算法实现流程

4．6 在糊底机机架上的布置方案

4．6．1 初选测点方案对比

4．6．2 与相似类型算法方案对比

4．7 本章小结

5 基于GGECS算法的传感器优化布置

5．1 CS算法原理

5．2 GGECS算法

5．2．1 自适应控制策略

5．2．2 精英策略

5．2．3 引力搜索

5．2．4 高斯扰动

5．2．5 GGECS的实现流程

5．3 算法性能测试及仿真分析

5．3．1 试验参数选取

5．3．2 初始化鸟巢数目选取

5．3．3 测试平台与方法

5．3．4 测试结果分析

5．4 传感器优化布置的数学模型

5．5 在糊底机机架上的布置方案

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果