基于多主体协作的光纤结构监测系统及胶层固化研究

摘要

在现代工程领域如航空航天器等，大型、复杂机械装备的结构、功能和使用环境日趋多样化和复杂化，结构健康监测所需的传感器数量日益增加，常规结构健康监测系统难以满足其对精度与可靠性的要求。多主体协作技术作为人工智能领域新的研究成果，主要思想是通过多个主体相互作用共同解决单一主体的能力和知识所不能处理的复杂问题。本文从理论研究和实验两方面入手，将多主体技术应用于结构健康监测领域，并以大尺寸航空铝板作为监测对象，搭建基于多主体技术的光纤智能健康监测系统，对多主体系统的可行性与可靠性进行研究与探讨，并通过实验进行验证。本文主要研究工作包括如下几个部分：
　　1）分析介绍了多主体技术及其在结构健康监测领域中应用的国内外研究现状，并简要概括了胶层固化监测的研究背景与进展。
　　2）阐述了主体和多主体理论的相关知识与工作原理，对多主体结构健康监测系统中的各个主体进行了功能定义。在此基础上，构建了基于多主体协作的光纤冲击监测系统的框架结构。
　　3）针对大型结构冲击载荷定位准确辨识问题，提出了基于最大内积匹配和基于能量幅值比两种冲击定位监测方法，利用数据融合方法，通过多主体黑板协作技术有效的融合两种定位方法的优点进行冲击定位，以环氧板和航空铝板为实验对象，实验结果表明该方法能提高结构冲击载荷的定位精度和可靠性。
　　4）针对结构边界区域冲击定位精度不高问题，通过引入依赖图，在两块子区域交界线和四块子区域交界点建立相应的传感主体协作模型，以大型航空铝板为实验对象，通过载荷冲击定位监测实验，证明了该协作模型能有效提高载荷冲击定位的精度，进而提高整个监测系统的可靠性。
　　5）针对复合材料板/铝合金板胶接结构，胶层在固化过程中的变化，提出了利用光纤光栅传感器放置在胶层中，并设计了相应的温度补偿传感器封装形式，实验结果表明利用光纤光栅传感器可以实现对胶层固化的在线监测，并且对胶层质量评估具有重要意义。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 结构健康监测系统

1.3 多主体协作技术国内外研究现状

1.4 复合材料/金属板胶层固化研究

1.5 本文主要研究内容

第二章 多主体技术及其在结构健康监测系统中的实现

2.1主体基本原理

2.2多主体基本原理

2.3多主体技术在光纤冲击结构健康监测系统中的实现

2.4 本章小结

第三章 基于数据融合的多主体光纤冲击定位研究

3.1两种冲击定位算法简介

3.2数据融合算法简介

3.3基于数据融合的多主体光纤冲击定位研究

3.4 本章小结

第四章 基于依赖图的多主体边界区域冲击研究

4.1多主体依赖图

4. 2支持向量回归机定位方法

4.3基于依赖关系的多主体冲击定位原理

4.4 实验验证与结果分析

4.5本章小结

第五章 铝合金板/复合材料板胶层固化过程研究

5.1光纤光栅传感器原理

5.2复合材料/铝合金胶接过程分析

5.3 实验系统构建

5.4 实验结果与讨论

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2存在的问题与展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文