[发明专利]一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法

权利要求书

1.一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法，其特征在于包括如下两个步骤：

(1)利用测试数据和隔振原理，确立初始方案，包括确定卓越频率，异形气浮平台的基本频率设计目标值，以及初始气浮平台振动控制整体刚度和/或每个空气弹簧单元刚度；

(2)建立双重目标的系统优化设计适应度表达形式，并利用多目标优化原理，求解帕累托最优解集合，获取更加精细的异形气浮平台关键设计参数值；

所述步骤(2)包括：

(2-1)建立等效的双目标优化函数体系，确定设计变量；

(2-2)建立双目标优化模型，并确定所述双目标优化模型的取值目标方式；

(2-3)通过循环求解，获取最优帕累托最优解集合{K,x,y,z}；

(2-4)根据工程可行性条件、性价比、安装维护条件对最优解集合进行筛选，确定最终符合实际的大型异形 气浮平台振动控制系统的关键设计参数{K,x,y,z}的取值；

所述步骤(2-1)确定的所述设计变量包括：空气弹簧的弹性模量K或系统的等效总刚度E，分布位置信息x_i，y_i，z_i，约束条件的取值范围K∈(k₁,k₂,...k_m)，x_i∈(x_dn,x_up)，y_i∈(y_dn,y_up)，z_i∈(z_dn,z_up)，其中m表示空气弹簧的数量，x_dn,x_up分别表示x位置处的下限和上限值，y_dn,y_up分别表示y位置处的下限和上限值，z_dn,z_up分别表示z位置处的下限和上限值；以及优化目标或适应度的取值模式；

所述优化目标或适应度的取值模式为系统模态结果中前三阶振型累加系数和以及重力作用下静力计算各支撑点反力与平均值之差的平方和其中R_j表示各支撑点的反力，j表示支撑点序列中的某一点，N表示支撑点总数，表示各支撑点反力的平均值。

2.根据权利要求1所述的一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法，其特征在于所述步骤(1)包括：

(1-1)实测振动数据获取荷载卓越频率ω_L；

(1-2)利用隔振原理，即卓越频率ω_L与振动控制系统的频率设计目标值ω之间的比值大于一定的数值才能保证两者远离从而隔振，以确认振动控制系统频率设计目标值ω，并根据基本空气弹簧规格，初步确定空气弹簧单元数量；

(1-3)根据基本频率设计目标值，利用等效单自由度体系动力特征，即其中K表示空气系统的弹性模量，M表示系统的总等效质量，获得弹性模量K＝Mω²后，计算系统的等效总刚度E＝KI，其中I表示截面惯性矩。

3.根据权利要求2所述的一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法，其特征在于所述步骤(1-2)的比值为2.5。

4.根据权利要求1所述的一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法，其特征在于所述步骤(2-2)中所述双目标优化模型以系统模态结果中前三阶振型累加系数和取最大值为目标，即并且以重力作用下静力计算各支撑点反力与平均值之差的平方和取最小值为目标，即

5.根据权利要求1所述的一种异形大型气浮平台振动控制系统的优化设计方法，其特征在于所述步骤(2-3)利用多目标优化方法，对所述步骤(2-1)中的一个或多个设计变量进行优化选取，最终获取帕累加托最优解集合{K,x,y,z}。