[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

本發明屬于氣動伺服彈性領域，涉及一種氣動伺服彈性建模方法。通過試驗數據建立結構模型，計算建立氣動彈性運動模型和控制模型，客觀上降低了模型自由度，提高了計算效率。

技術領域

本發明屬于氣動伺服彈性領域，涉及一種氣動伺服彈性建模方法。

背景技術

對于帶有伺服控制系統的飛機，氣動伺服彈性穩定性問題是一項不可避免的問題。對于飛機首飛和飛機重大改型，都需要進行氣動伺服彈性穩定性分析。

目前，主要通過計算機仿真來分析氣動伺服彈性穩定性問題，而計算機仿真建模與飛機實際情況有著較大差異，因而主要是通過試驗方法對仿真模型進行修正，但是模型修正難度比較大，而且修正結果也很難完全吻合。

發明內容

本發明的目的：為了解決仿真模型與真實飛機差異較大以及仿真模型難于修正的問題，通過對試驗數據進行分析，建立試驗模型，然后通過試驗和仿真的混合模型來進行氣動伺服彈性分析。

本發明的技術方案：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＝0,1,2E＝[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：