考虑舵轴间隙的典型舵面地面颤振虚拟试验建模方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115755638A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211153878.X(22)申请日2022.09.21(71)申请人北京强度环境研究所地址100076北京市丰台区南大红门1号(72)发明人杨执钧张忠高博韦冰峰郭静侯传涛任方秦朝红魏龙王飞(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009专利代理师张丽筠(51)Int.Cl.G05B17/02(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称考虑舵轴间隙的典型舵面地面颤振虚拟试验建模方法(57)摘要考虑舵轴间隙的典型舵面地面颤振虚拟试验建模方法。本申请涉及动力学与控制研究的领域，具体公开了一种地面颤振虚拟试验建模方法，建模方法用于建立具有激振器、舵面、舵轴的模型，建模方法包括：构建降阶刚柔耦合动力学模型，降阶刚柔耦合动力学模型包含边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量和降阶刚度；根据降阶模态自由度位移、降阶模态自由度速度、激振器的作用力和舵轴受力，求解降阶刚柔耦合动力学模型，得到激振台面位移、速度和加速度，其中舵轴受力根据舵轴位移和舵轴间隙确定。本申请提供的方案克服了传统方法难以考虑舵轴间隙影响的问题，使舵面模拟结果更加准确、贴近实际情况。CN115755638ACN115755638A权利要求书1/2页1.一种地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述建模方法用于建立具有激振器、舵面、舵轴的模型，所述建模方法包括：构建降阶刚柔耦合动力学模型，所述降阶刚柔耦合动力学模型包含边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量和降阶刚度；根据降阶模态自由度位移、降阶模态自由度速度、所述激振器的作用力和舵轴受力，求解所述降阶刚柔耦合动力学模型，得到激振台面位移、速度和加速度，其中所述舵轴受力根据舵轴位移和舵轴间隙确定。2.根据权利要求1所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述舵轴受力满足：‑5当|xr|‑δ＜1×10时，舵轴受力fr＝Fs+Fd，碰撞弹性力Fs与碰撞阻尼力Fd为：xr为舵轴拨片节点位移，δ为初始间隙。3.根据权利要求1所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述激振器的作用力根据所述激振台面位移、速度和加速度，以及线圈通电电流确定。4.根据权利要求3所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述激振器的作用力满足：Kf表示线圈通电所受安培力系数，i表示线圈通电电流，x、和分别为激振台面位移、速度和加速度，m、c和k分别为激振器动圈质量、阻尼和支撑刚度，f为所述激振器的作用力。5.根据权利要求4所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述线圈通电电流i满足：V输出＝GV输入，其中Kf表示线圈的感应电动势系数，R为激振器电阻，V输出为输出电压，V输入为输入电压，G为功放系数。6.根据权利要求5所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述输入电压满足：其中k1、k2、k3和k4为人工指定状态反馈系数，fa为激振器输出信号。7.根据权利要求6所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述激振器输出信号fa满足：其中H(s)为气动力传递函数，ub为边界节点位移向量。8.根据权利要求1所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述降阶刚柔耦合2CN115755638A权利要求书2/2页动力学模型满足：其中和ub分别为边界节点加速度向量和位移向量，fb为模型边界节点载荷向量，η*为降阶模态自由度位移，代表降阶模态自由度加速度，和分别代表边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量，和分别代表边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶刚度。9.根据权利要求8所述的地面颤振虚拟试验建模方法，其特征在于，所述求解所述降阶刚柔耦合动力学模型，包括：求解状态方程：其中C＝[I0I0],D＝[0]，*I为单位矩阵，η为降阶模态自由度位移，代表降阶模态自由度加速度，xr为舵轴拨片节点位移，xe为舵尖后缘节点位移，激振器作用力fe＝‑f，fr为舵轴受力，边界节点位移信号ub＝x，边界节点速度信号边界节点加速度信号10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备用于执行如权利要求1至9中任一项所述的地面颤振虚拟试验建模方法。3CN115755638A说明书1/7页考虑舵轴间隙的典型舵面地面颤振虚拟试验建模方法技术领域[0001]本申请涉及动力学与控制研究的技术领域，特别是一种考虑舵轴间隙的典型舵面地面颤振虚拟试验建模方法。背景技术[0002]地面颤振模拟试验技术是近年来发展的一种半实物仿真验证技术，具有风险小、周期短、精度