[发明专利]一种装配过程中飞机工装定位器全局应变状态实时感知方法

权利要求书

1.一种装配过程中飞机工装定位器全局应变状态实时感知方法，其特征在于，该装配过程中飞机工装定位器全局应变状态实时感知方法利用有限点测量结果，实时感知飞机工装定位器全局应变；对飞机工装定位器进行有限元仿真，分析不同受载条件下飞机工装定位器的应变敏感区域，结合现场测量工况选择应变敏感区域中空间充足能够粘贴应变传感器的位置作为应变测点；按照有限元网格划分将飞机工装定位器离散化，并选择算法和参数建立所选应变测点与其余节点应变值间的非线性映射关系，利用有限元仿真产生的应变状态大数据集训练全局应变实时感知模型；在飞机工装定位器选定的应变测点处粘贴应变传感器，进行应变实测，将实测应变输入训练好的全局应变实时感知模型，最终实现装配过程中飞机工装定位器的全局应变实时感知；具体包括步骤如下：

步骤1：飞机工装定位器仿真分析与应变状态大数据集构建

分析装配过程中飞机工装定位器的受载状态，进行大量不同受载条件下的有限元仿真分析，共计k组，根据仿真结果确定飞机工装定位器应变敏感区域；根据现场测量工况，选择飞机工装定位器上空间充足能够粘贴应变传感器的位置作为应变测点，以应变测点处节点的仿真应变值为输入，其余所有节点即不可测点处的应变值为输出，构建应变状态大数据集：

E＝{(ε_ai,ε_bi)|i＝1,2,…,k}             (1)

其中ε_ai为第i组仿真中应变测点处的应变仿真结果向量，ε_bi为第i组仿真中不可测点处的应变仿真结果向量；

步骤2：全局应变实时感知模型的建立

根据步骤1建立的应变状态大数据集，获得应变测点应变值与不可测点应变值间的非线性映射关系，建立全局应变实时感知模型，以应变状态大数据集中的ε_ai为输入，对应的ε_bi为输出，建立两部分之间的非线性映射关系，即：

ε_bi＝Π(ε_ai)                   (2)

为求解上述非线性映射关系，引入最优化问题，建立支持向量机模型：

其中，ω是最优超平面斜率，b最优超平面的截距，C为惩罚系数，ξ_i是松弛变量；

为了更好的拟合应变测点与不可测点应变间的非线性映射关系，引入如下RBF核函数：

K(ε_ai,ε_aj)＝exp(-Υ·||ε_ai-ε_aj||²)          (4)

Υ为RBF核函数中的gamma参数，同时将原始最优化问题转换为如下对偶问题：

解得原始最优化问题最优解ω^*和b*如下：

其中，α^*为对偶问题中α的最优解，采用网格搜索对惩罚系数C和gamma参数Υ进行寻优，以保证模型训练效果，最终构建全局应变状态实时感知模型为：

其中，为不可测点的应变预测结果；

步骤3：基于有限离散应变测点实测的全局应变实时感知

建立工装定位器分布式光纤应变监测系统，实现对飞机工装定位器上有限离散应变测点应变信号的实时测量；具体为：将光纤光栅应变传感器(1)布置在飞机工装定位器(2)的应变测点位置，将光纤光栅应变传感器(1)连接至解调仪(3)的对应通道中，采集波长信号的变化；解调仪(3)连接至计算机(4)，用于在对应的软件系统中读取各光纤光栅应变传感器(1)检测到的波长变化及对应的应变测量值；正常进行飞机部件装配工作期间，由光纤光栅应变传感器(1)采集装配过程中的有限离散应变测点的应变值，并将其输入训练好的全局应变状态实时感知模型中，模型将输出飞机工装定位器的全局应变状态，实现装配过程中飞机工装定位器全局应变状态的实时感知。