[發明專利]一種氣動伺服彈性混合建模方法

有效

• 申請號: 201611161879.3
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106773782B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 張庚庚;嚴澤洲;高怡寧
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 王世磊

1.一種氣動伺服彈性混合建模方法，其特征在于，所述的方法包括如下步驟：

(1)選取N個測試點作為結構自由度，建立結構模型，進行全機地面共振試驗，測量模態頻率ω、模態振型Φ_h、模態阻尼C_hh、模態質量M_hh；

(2)根據測得的模態質量M_hh和模態頻率ω求出模態剛度K_hh；

K_hh＝ω²M_hh

(3)根據試驗模型在其結構自由度上建立控制面模態Φ_c；

(4)根據模態振型Φ_h與模態質量M_hh計算結構自由度上的質量M_g；

(5)根據模態振型Φ_h與控制面模態Φ_c以及質量M_g求解模態振型與控制面模態之間的耦合質量M_hc；

(6)建立結構運動方程：

式中ξ，δ分別表示廣義結構位移與控制面偏轉；

(7)根據試驗得到的模態數據，利用流場求解器計算非定常氣動力，并識別出廣義氣動力矩陣Q_h(s)；

式中Q_h＝[Q_hh Q_hc]，A_n＝[A_hhn A_hcn],n＝0,1,2，

E＝[E_h E_c]，L為參考長度，V為氣流速度，s為拉普拉斯變量；

(8)利用擬合的廣義氣動力矩陣Q_h(s)得到廣義氣動力f_a：

式中q_∞表示來流動壓，q為廣義位移，q＝[ξ δ]^T，包括廣義結構位移ξ和控制面偏轉δ；

(9)取氣動力狀態變量：

轉化到時域空間：

時域廣義氣動力可以寫成：

(10)建立氣動彈性運動方程：

(11)將氣動彈性方程寫成狀態空間形式：

式中

(12)根據試驗測得舵機的頻響函數，得到舵機狀態方程：

(13)由于x_act＝u_ae，被控對象的狀態方程可以用下式表示：

式中

C_p＝[C_ae D_ae]，D_p＝0；

(14)考慮控制系統狀態方程，可以由仿真模型得到：

(15)建立被控對象與控制系統的開環傳遞函數：

C_o＝[D_cC_p C_c]，

D_o＝D_cD_p；

(16)將狀態空間方程轉化為頻響函數：

H(s)＝C_o(sI-A_o)^-1B_o+D_o

繪制Bode圖與Nyquist圖，可以進行穩定性分析與穩定裕度分析。