1.一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据待优化的加速度计，预先定义优化目标为质量M和约束条件为一阶固有频率f≥f0和电压敏感度S≥S0，其中f0表示设计要求给出的额定固有频率，S0表示设计要求给出的额定敏感度。

(2)基于所述优化目标质量M，根据工程经验确定结构尺寸Xi的取值范围为[XLi,XRi]，i＝1,2,...,N，其中XLi、XRi分别表示所述取值范围的下界和上界，初始值为Xi(0)，在所述初始值Xi(0)处逐一计算Xi,i＝1,2,...,N对所述加速度计质量M的敏感度，根据所需敏感度选择变量作为设计变量，组成设计向量X＝[X1,X2,...,Xn]；

(3)基于所述设计变量Xi，建立所述加速度计的质量功能函数M(X)；

(4)基于所述设计变量Xi，建立所述加速度计一阶固有频率的功能函数f(X)；

(5)基于所述设计变量，建立所述加速度计电压敏感度的功能函数S(X)；

(6)基于所述功能函数，构造加速度计优化模型，对其求解后输出初步解；

(7)基于所述初步解和参数的不确定性，评估其对所述加速度计性能的影响；

(8)基于不确定性对所述加速度计性能的影响，计算所述约束的安全系数；

(9)基于所述安全系数，更新所述加速度计优化模型，对其求解后输出最优解；

2.根据权利要求1所述的一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(2)中，基于Xi(0)建立加速度计的三维模型，将加速度计各组成元件的材料密度输入三维分析设计软件，确定质量M(0)，在初始值处逐一对M计算敏感度SiM，可表示为SiM＝|M(X(0)1,...,1.1*X(0)i,...,X(0)n)-M(0)|/M(0)。

3.根据权利要求2所述的一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，结构尺寸Xi,其中使i＝1,2,...,13，逐一对M计算敏感度SiM，将SiM由大到小排列，并与Xi一一对应，取前6个Xi构成设计向量X＝[X1,X2,...,X6]。

4.根据权利要求3所述的一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(4)中，对加速度计建立1/4有限元模型，在X方向对称面和Z方向对称面上设置对称约束，基于有限元分析软件平台进行模态分析，得到初始设计X(0)＝[X1(0),X2(0),...,X6(0)]时加速度计在选定频率范围内的所有固有频率，通过在有限元分析软件界面内输入X的值，可得到相应的一阶固有频率f(X)，由此构建一阶固有频率的功能函数f(X)，f(X)为隐函数，通过响应面技术对其建立无交叉项的二阶近似函数。

5.根据权利要求4所述的一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(5)中，电压敏感度S可写成：S(X)＝2000X7dYρX4((X1+X2+X3)2-4)/eY((X1+X2)2-X12)，其中，ρ为质量元件的密度；dY和eY分别表示两个压电块材料在Y方向上的压电系数和介电常数。

6.根据权利要求1或2所述的一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述加速度计优化模型为：求解所述优化模型可得到初步解：X(1)＝[X1(1),X2(1),...,Xn(1)]。

7.根据权利要求3-5任意一项所述的一种压缩式压电加速度计优化设计方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述加速度计优化模型为：使用遗传算法求解所述优化模型可得到初步解：X(1)＝[X1(1),X2(1),...,X6(1)]。

8.根据权利要求6所述一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(7)中，评估其对所述加速度计性能影响的过程为：(7.1)根据工程经验和已有样本数据，采用区间描述所述初步解和参数的不确定性，所述初步解及相应参数可收集于向量P中，P的第j个分量统一写成Pj，Pj的不确定性用区间Ij＝[Pja,Pjb]描述，其中Pja、Pjb分别表示Pj不确定性区间的下界和上界，Ij的区间中点写成Pjc，全部区间中点组成向量Pc＝(P1c,P2c,...,Pmc)；

(7.2)计算所述区间下边界点的约束功能函数值，可写成：

a c c a c a c c a c

fj＝f(P1 ,P2 ,...,Pj ,...,Pm)，Sj＝S(P1 ,P2 ,...,Pj ,...,Pm)，j＝1,2,...,m，其中fja、Sja表示在P＝(P1c,P2c,...,Pja,...,Pmc)时所述加速度计的一阶固有频率值和电压敏感度值；

(7.3)计算所述区间上边界点的约束功能函数值，可写成：

b c c b c b c c b c

fj＝f(P1 ,P2 ,...,Pj ,...,Pm)，Sj＝S(P1 ,P2 ,...,Pj ,...,Pm)，j＝1,2,...,m，其中fjb、Sjb表示在P＝(P1c,P2c,...,Pjb,...,Pmc)时所述加速度计的一阶固有频率值和电压敏感度值。

9.根据权利要求6所述一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(8)中，计算所述约束的安全系数的过程为：(8.1)对于所述一阶固有频率约束，如fja≤fjb则选择Pja，否则选择Pjb；

(8.2)将所选的Pja或Pjb，j＝1,2,...,m收集于向量 中，计算所述一阶固有频率的最差性能，可写成： 其中fw表示 时所述加速度计一阶固有频率的值；

(1) w

(8.3)计算所述一阶固有频率约束的安全系数：Cf＝f(X )/f；

(8.4)对于所述电压敏感度约束，如Sja≤Sjb则选择Pja，否则选择Pjb；

(8.5)将所选的Pja或Pjb，j＝1,2,...,m收集于向量PSw中，计算所述电压敏感度的最差性能，可写成：Sw＝S(PSw)，其中Sw表示 时所述加速度计电压敏感度的值；

(11.6)计算所述电压敏感度约束的安全系数：CS＝f(X(1))/Sw。

10.根据权利要求7所述一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(8)中，计算所述约束的安全系数的过程为：(8.1)对于所述一阶固有频率约束，如fja≤fjb则选择Pja，否则选择Pjb；

(8.2)将所选的Pja或Pjb，j＝1,2,...,m收集于向量 中，计算所述一阶固有频率的最差性能，可写成：(8.3)计算所述一阶固有频率约束的安全系数：Cf＝f(X(1))/fw；

(8.4)对于所述电压敏感度约束，如Sja≤Sjb则选择Pja，否则选择Pjb；

(8.5)将所选的Pja或Pjb，j＝1,2,...,m收集于向量PSw中，计算所述电压敏感度的最差性能，可写成：Sw＝S(PSw)；

(8.6)计算所述电压敏感度约束的安全系数：CS＝f(X(1))/Sw。

11.根据权利要求9所述一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(9)中，更新后的优化模型可写成：

12.根据权利要求10所述一种压缩式压电加速度计结构优化设计方法，其特征在于，在步骤(9)中，更新后的优化模型可写成：