[发明专利]一种测试多边形建筑薄膜结构力学性能的方法

权利要求书

1.一种测试多边形建筑薄膜结构力学性能的系统，其特征在于，所述测试多边形建筑薄膜结构力学性能的系统包括：

曲度检测模块，与中央控制模块连接，用于对薄膜结构的曲面度数据进行检测；

硬度检测模块，与中央控制模块连接，用于对薄膜结构的硬度数据进行检测；

硬度检测模块的检测方法包括：

以薄膜结构的硬度为产品硬度检测序列规划评价的指标，构造适应于万有引力搜索算法的适应度函数；

对万有引力搜索算法的计算公式进行重新定义与改造，构建出新的万有引力搜索计算公式；

采用新的万有引力搜索计算公式对待检测产品的硬度检测序列进行迭代求解，所获取的计算结果即为最优硬度检测数据；

适应度函数为：

其中，Fit(t)为适应度函数，f(X_i)表示薄膜结构i的硬度；Q_i(k,k+1)表示检测完成第k个薄膜结构到第k+1个薄膜结构的硬度过程所检测的薄膜结构的硬度，该Q_i(k,k+1)＝d·D_i(k,k+1)+k·T_i(k,k+1)+l·L_i(k,k+1)；D_i(k,k+1)为检测方向的改变次数，T_i(k,k+1)为检测工具的更换次数，L_i(k,k+1)为检测类型的改变次数，k∈[1，N-1]；d是检测方向的重新定向时在硬度检测中的权重系数，k是检测工具更换在硬度检测中的权重系数，l是检测类型的改变在总硬度检测中的权重系数，且满足d+k+l＝1；

重量检测模块，与中央控制模块连接，用于对薄膜结构的重量数据进行检测；

中央控制模块，与曲度检测模块、硬度检测模块、重量检测模块、环境模拟模块、测试数据存储模块、云服务模块、显示模块连接，用于调度各个模块正常工作；

环境模拟模块，与中央控制模块连接，用于模拟自然环境因素对薄膜结构进行测试；

测试数据存储模块，与中央控制模块连接，用于对测试数据进行存储；

云服务模块，与中央控制模块连接，用于通过云服务器集中大数据资源对测试数据进行计算分析；

所述云服务模块的能量消耗模型，传感器节点能耗分为发射数据能耗、接收数据能耗和聚合数据能耗，节点到接收点的距离小于阈值d₀，则采用自由空间模型，否则，采用多路径衰减模型，从而发射比特数据到距离为d₀的接收点的能量消耗如下：

其中E_elec为发射电路能量消耗，ε_fs为自由空间模型下功率放大电路所需能量，ε_mp为多路径衰减模型下功率放大电路所需能量，接收比特数据能耗：

E_Rx(l)＝l×E_elec；

聚合比特数据的能量消耗：

E_A＝l×E_DA；

其中E_DA表示聚合1比特数据的能量消耗；

显示模块，与中央控制模块连接，用于显示测试数据信息；

新的万有引力搜索计算公式如下：

其中，将待检测的薄膜结构i以粒子i来表示,则F_i^d(t)为粒子i的万有引力合力，Rand代表的是随机数，该随机数取值范围是[0，1]，其中x_i^d(t)为粒子i在t时刻在第d维空间的位置，F_ij表示粒子i受到粒子j的万有引力，G(t)为万有引力常量，α为衰减系数，G₀为初始引力常数，T为时间周期，ε为一个小值常数，M_pi表示被动引力质量，M_aj表示主动引力质量，R_ij(t)为t时刻粒子i与粒子j之间的欧氏距离,其中x_i，x_j为粒子i,j在空间中的位置；

采用新的万有引力搜索计算公式对待检测产品的硬度检测序列进行迭代求解过程包括以下步骤：

1)群体规模的确定以及初始化

设待检测产品具有N个检测薄膜，其组成N维搜索空间，种群记为X＝(x₁，x₂，x₃，…x_N)，第i个粒子位置标记为：X_i＝(x_i¹，x_i²，x_i³，…，x_i^d，…x_i^N)(i＝1,2,3,…N)；

2)，设置最大迭代次数并计算质量

设置初始迭代值t为0，最大迭代次数T为100，根据上述适应度函数公式计算粒子在t时刻的Fit_i(t)值，定义解决该问题为最小排序规则，根据新的万有引力搜索计算公式计算过程中求解最小值问题Worst(t)和Best(t)的取值，其中：

Best(t)是t时刻种群最好的适应度值，Worst(t)是t时刻种群最差的适应度值，Fit_j(t)是t时刻个体i的适应度值，M_i(t)是粒子惯性质量；

3)，确定万有引力常数并计算万有引力合力

其中，取最大迭代次数T为100，初始引力常数G₀为100，衰减系数α为20，取ε为5，

4)，计算加速度a

5)，更新粒子速度和位置

v_i^d(t+1)＝Rand×v_i^d(t)+a_i^d(t)

x_i^d(t+1)＝x_i^d(t)+v_i^d(t+1)

其中，v_i^d(t+1)为粒子i在t+1时刻在第d维空间的速度，Rand代表取值范围为[0，1]的随机数，v_i^d(t)为粒子i在t时刻在第d维空间的速度，a_i^d(t)为粒子i在t时刻在第d维空间的加速度；

x_i^d(t+1)为粒子i在t+1时刻在第d维空间的位置，x_i^d(t)为粒子i在t时刻在第d维空间的位置，v_i^d(t+1)为粒子i在t+1时刻在第d维空间的速度；

6)，判断是否达到到迭代结束条件，并输出最优硬度检测数据；

当达到预先设定的最大迭代次数，就停止循环，并输出此时每个粒子的位置值x_i^d，同时将每个粒子的x_i^d输出值按从小到大进行排序，则得出的该排序序列即为最优硬度检测数据。