南京航空航天大学曾捷获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116384057B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310167388.3,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法是由曾捷;王云嵩;朱洋洋;卢睿昕;赵博涵;占俊;孙阳阳设计研发完成,并于2023-02-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法在说明书摘要公布了:本发明提供了基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法,扩充对于高次超静定难题的求解思路。包括如下步骤:步骤1,设计变量为应变修正系数矩阵,进而确定应变修正系数矩阵优化目标函数;步骤2,开展面向应变修正系数矩阵优化法的约束信息采集;步骤3,求解应变修正系数矩阵优化问题的数学模型,得到最优应变修正系数矩阵;步骤4,在优化后的应变修正矩阵的基础上,通过应变‑曲率‑挠度重积分法,反演得到更精确的挠度曲线方程。本发明通过优化后的应变修正系数矩阵的修正,使得结构形态反演误差得到显著减少。
本发明授权基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法在权利要求书中公布了:1.基于应变修正系数矩阵优化的管道形态反演误差修正方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤1,设计变量定义为应变修正系数矩阵,确定应变修正系数矩阵优化目标函数; 步骤2,开展面向应变修正系数矩阵优化法的约束信息采集; 步骤3,开展基于应变修正系数矩阵优化法的形态反演误差修正; 步骤1包括: 通过分布式光纤传感器测量得到的应变为高密度离散测点处的应变,设定n个离散测点的测量所得应变依次为n个离散测点处对应的真实应变值为ε1,ε2,…,εn,分别定义测量应变矩阵和真实应变矩阵 其中n为分布式光纤传感器应变感知测点个数,理想状态下,关系如下: 将设计变量定义为应变修正系数矩阵K: K=diagk1,k2,…,kn 其中,ki表示第i个应变修正系数,目前为待定系数,diag函数用于构造一个对角矩阵; 构造一个近似应变修正矩阵用于取代真实应变矩阵 通过优化应变修正系数矩阵K,使与测量应变矩阵具有最佳相似性,在此基础上,定义关于应变修正系数矩阵优化的目标函数FK为: 其中min指求函数最小值; 步骤2包括: 如果管道上存在挠度大小不随管道整体挠度的改变而改变的点,称所述点为锚点;如果测斜管所测结构存在刚性支撑,则支撑处的挠度恒为0,此时支撑处即为锚点; 基于挠度,根据管道约束情况,设管道锚点从左到右依次为点A、B、…、X,确定带锚点的测斜管边界条件为: 其中wx为管道与左端距离为x处的挠度,xA、xB、…、xX分别为点A、B、…、X与管道左端距离; 基于转角,当锚点特征未知时,通过加速度计所测得转角,设加速度计设置点从左到右依次为点A、B、…、X,获得测斜管约束条件表达,视为边界条件: 其中θx分别为管道与左端距离为x处的转角,θA、θB、…、θX分别为点A、B、…、X点处转角,由加速度计测得; 步骤3包括: 情况一,获取基于带锚点的测斜管边界条件; 情况二,获取基于锚点未知的测斜管边界条件; 步骤3中,所述获取基于锚点未知的测斜管边界条件,具体包括: 采用优化算法的约束条件来等效代替测斜管的边界条件: 其中,θx为管道的转角方程,θxA、θxB、…、θxX采用加速度计测得,为修正后反演得到的转角方程; 设Thetax,K为锚点特征未知的测斜管转角修正方程: 其中x表示与管道左端距离、K为应变修正系数矩阵,R为管道半径,指修正后的管道应变与x关系,指由拟合得到的修正应变与x的函数关系; 代入x=xA、x=xB、…、x=xC,建立如下应变修正系数矩阵优化问题数学模型: 求解上述数学模型,得到最优应变修正系数矩阵K; 根据求得优化后的应变修正矩阵在此基础上,基于应变修正矩阵和应变-曲率-挠度重积分算法,反演得到的经过修正的多传感器融合测斜管挠曲线方程
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