[发明专利]一种挠性航天器作动器布局优化方法

权利要求书

1.一种挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、对柔性结构进行模态分析，获取柔性结构振动的模态信息利用模态信息得到各阶模态的有效模态质量；

S2、建立作动器布局优化准则：

其中，Crit表示作动器布局优化准则函数值；

M_eff,i表示各阶模态的有效模态质量；

λ_i表示各阶受控模态的可控性格拉姆矩阵W_c,i的特征值；

λ_j表示各阶未控模态的可控性格拉姆矩阵G_c,j的特征值；

σ(λ_iM_eff,i)表示(λ_iM_eff,i)的标准差；

n_c表示受控模态的阶数；

n_r表示截断后未控模态的阶数；

S3、以作动器布局优化准则作为作动器的安装位置布局的适应度函数，求解适应度函数值最大的作动器的安装位置布局为作动器最优的安装位置布局，完成作动器布局优化。

2.根据权利要求1所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述方法还包括：

S4、建立柔性结构的动力学模型，利用建立的柔性结构的动力学模型搭建仿真模型，根据S3获得的作动器最优的安装位置对柔性结构施加主动振动控制，确定振动抑制效果是否符合预期，若符合，S3获得的作动器最优的安装位置为最终作动器布局优化方案。

3.根据权利要求2所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述S4中，根据S3获得的作动器最优的安装位置采用独立模态空间控制法对柔性结构施加主动振动控制。

4.根据权利要求3所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述S1中，柔性结构的动力学模型为：

u表示模态控制力；d表示模态干扰力；q表示每个自由度在模态空间中的模态位移；Q表示作动器的测量向量；C表示阻尼矩阵；K表示刚度矩阵；均为对角阵。

5.根据权利要求3所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，S4中，利用建立的柔性结构的动力学模型在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。

6.根据权利要求1所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，各阶模态的有效模态质量M_eff,i为：

r表示激励向量；

Φ_i表示第i阶模态的振型矩阵；

M表示质量矩阵。

7.根据权利要求1所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述S1中，运用Ansys有限元分析软件对柔性结构进行模态分析，获取柔性结构振动的模态信息。

8.根据权利要求1所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，S3中，通过遗传算法进行搜索，求解适应度函数值最大的作动器的安装位置布局为作动器最优的安装位置布局。

9.根据权利要求8所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，S3中，将作动器的安装位置布局用组合数的字典序排序表示，并将排序序号作为个体，计算每个个体的适应度函数值，通过遗传算法进行搜索得到具有最大适应度值的个体作为最优解输出。

10.根据权利要求9所述的挠性航天器作动器布局优化方法，其特征在于，所述S3、包括：

S31、将作动器的安装位置布局用组合数的字典序排序表示，并将排序序号作为个体；

S32、选取个体的初始种群，确定交叉概率和变异概率，

S33、计算每个个体的适应度函数，

S34、进行遗传操作，包括交叉运算和变异运算，得到子代种群，计算子代种群的适应度；

S35、根据子代种群的适应度进行选择运算，产生新的作动器的安装位置布局；

反复迭代S33至S35，直至完成迭代次数，输出具有最大适应度值的个体。