基于头脑风暴算法的压力传感器动态补偿方法研究

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冲击波信号属于典型的非平稳随机信号,具有信号频率范围广、幅度变化速度快、持续时间短等特点,因此对冲击波测试系统的动态性能具有很高要求。为了解决在冲击波测试过程中,由于压力传感器动态特性不足产生动态误差的问题,本文引入适合解决多极值问题的头脑风暴算法,采用直接求取补偿系统传递函数的方法,对压力传感器进行动态补偿。主要工作内容如下:1)对头脑风暴算法进行改进。针对原始头脑风暴算法在求解复杂优化类问题时,存在全局搜索和局部搜索能力均较弱、容易陷入局部极值的问题,本文对头脑风暴算法提出两点改进。将原始头脑风暴算法中决定种群选择策略的概率参数由固定值改为单调递增函数,平衡算法全局搜索与局部搜索,增强算法搜索能力。并改进算法中个体融合方式,增加预判机制,保证在融合过程的基础上提升优质个体的影响,提高算法寻优精度和后期收敛速度。采用4个具有典型性的高维多峰测试函数对粒子群算法、头脑风暴算法和改进型头脑风暴算法进行搜索能力测试。测试结果表明,改进型头脑风暴算法具有更好的寻优精度,验证了改进的有效性。2)将改进后头脑风暴算法应用于压力传感器动态补偿系统中。本文使用的压力传感器为Endevoc公司15psi传感器,以激波管测试数据作为传感器动态补偿系统的输入,以标准阶跃信号作为输出,采用改进型头脑风暴算法对补偿系统传递函数参数组合寻优,得到最佳动态补偿模型,激波管校准数据经补偿模型后输出信号超调量由54.7%降低到9.2%,上升时间提升至12μs。采用该补偿模型对火炮膛口实测冲击波数据进行动态补偿,经补偿后,其超压峰值、正压作用时间等主要特征参数均更加清晰准确,有效抑制了谐振频率,提高武器测试过程中的测试精度。
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