基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的飛艇蒙皮應(yīng)變監(jiān)測研究.pdf

1、平流層飛艇可以利用靜浮力和自身動力在平流層區(qū)域作長時間穩(wěn)定飛行。由于具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，平流層飛艇在遙感、預(yù)警和高分辨率實(shí)時監(jiān)視等方面都有極大的應(yīng)用價值。
　　平流層飛艇的主體結(jié)構(gòu)是一個充氣氣囊，為了保持飛艇具有足夠大的浮力，囊體一般外形巨大。由于長期工作在晝夜溫差大、宇宙射線強(qiáng)烈的平流層，巨大囊體的蒙皮極易發(fā)生損傷破裂。因此，建立飛艇蒙皮應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)是非常必要的。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下三個方面：首先，為了克服傳統(tǒng)有線

2、監(jiān)測系統(tǒng)存在的電纜重量大、布線復(fù)雜、可靠性低、可擴(kuò)展性差等問題，采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對平流層飛艇蒙皮應(yīng)變的監(jiān)測。介紹了無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的構(gòu)成，并對無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。開展了監(jiān)測系統(tǒng)的低溫環(huán)境適應(yīng)性測試試驗(yàn)及監(jiān)測系統(tǒng)在典型結(jié)構(gòu)樣件上的測試試驗(yàn)。
　　隨后，為了達(dá)到用盡可能少的傳感器來獲得最可靠、最全面的飛艇蒙皮健康狀況信息的目的，提出了傳感器的優(yōu)化布置。由于傳統(tǒng)的基于模態(tài)分析的方法不能滿足飛艇柔性蒙皮結(jié)構(gòu)

3、傳感器布置的需求，采用基于應(yīng)變的方法對傳感器優(yōu)化布置。建立了一個包含應(yīng)變和應(yīng)變梯度的優(yōu)化模型，設(shè)計復(fù)合目標(biāo)函數(shù)，并以此為依據(jù)構(gòu)造遺傳算法的適應(yīng)度函數(shù)，設(shè)置相關(guān)遺傳參數(shù)，通過遺傳算法得到了傳感器的最優(yōu)布置點(diǎn)。
　　最后，以小型驗(yàn)證飛艇為研究對象，根據(jù)優(yōu)化布置結(jié)果構(gòu)建了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的飛艇蒙皮結(jié)構(gòu)應(yīng)變監(jiān)測試驗(yàn)系統(tǒng)，測量得到了飛艇蒙皮的應(yīng)變數(shù)據(jù)，最后將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元仿真值進(jìn)行對比。結(jié)果表明，試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元仿真值相吻合，同時證明了