[發(fā)明專利]多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611234661.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN107543672B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮咬齊;趙越陽;何玲;邱漢平;樊世超;李棟;武耀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
• 主分類號(hào): G01M7/02
• 分類號(hào): G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，該方法包括以下步驟：

(1) 模擬微振動(dòng)環(huán)境；

通過微振動(dòng)環(huán)境預(yù)示得到所需模擬的微振動(dòng)時(shí)域加速度曲線，微振動(dòng)環(huán)境預(yù)示采取建模仿真的方法，通過地面試驗(yàn)或航天器在軌測(cè)量得到微振動(dòng)時(shí)域加速度曲線；通過系統(tǒng)辨識(shí)，得到微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)的傳遞函數(shù)；采用多自由度微振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形控制，使微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)產(chǎn)生的加速度激勵(lì)與環(huán)境預(yù)示得到的時(shí)域加速度曲線相一致，產(chǎn)生了與微振動(dòng)環(huán)境相符的時(shí)域加速度環(huán)境，即實(shí)現(xiàn)了微振動(dòng)環(huán)境模擬；

(2) 預(yù)示多自由度微振動(dòng)環(huán)境；

獲取有效載荷安裝界面位置的微振動(dòng)環(huán)境，即得到所需模擬的微振動(dòng)時(shí)域加速度曲線，預(yù)示多自由度微振動(dòng)環(huán)境主要采用建模仿真的方法，首先建立航天器的幾何模型，其次，對(duì)航天器進(jìn)行有限元建模，之后，建立擾源模型，計(jì)算擾源作用下航天器的微振動(dòng)加速度響應(yīng)曲線作為微振動(dòng)環(huán)境；

(3) 確定多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣；

多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣辨識(shí)即求取多輸入多輸出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，確定多輸入多輸出系統(tǒng)傳遞函數(shù)矩陣的步驟具體為：控制系統(tǒng)先發(fā)送多路低量級(jí)的白噪聲隨機(jī)信號(hào)，該白噪聲隨機(jī)信號(hào)驅(qū)動(dòng)微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)的作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)，微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)上多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的加速度傳感器測(cè)量平臺(tái)的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)并經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣轉(zhuǎn)化為多自由度輸出信號(hào)并輸送回控制系統(tǒng)，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換得到輸出信號(hào)的頻譜，控制系統(tǒng)根據(jù)輸入和輸出信號(hào)的頻譜計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)；

(4) 復(fù)現(xiàn)多自由度微振動(dòng)信號(hào)時(shí)域波形；

所述多自由度微振動(dòng)信號(hào)的模擬是基于時(shí)域波形復(fù)現(xiàn)控制，具體步驟為將預(yù)示的微振動(dòng)信號(hào)設(shè)置為多自由度參考信號(hào)，通過傅里葉變換得到參考信號(hào)的頻譜，隨后控制系統(tǒng)根據(jù)參考信號(hào)頻譜、系統(tǒng)的傳遞函數(shù)計(jì)算初始驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻譜，對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換得到時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)，該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)的作動(dòng)器運(yùn)動(dòng)使平臺(tái)產(chǎn)生微振動(dòng)激勵(lì)，微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)上多個(gè)測(cè)量點(diǎn)的加速度傳感器測(cè)量平臺(tái)的時(shí)域響應(yīng)信號(hào)并經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣轉(zhuǎn)化為多自由度時(shí)域控制輸出信號(hào)，控制輸出信號(hào)通過傅里葉變換得到頻域內(nèi)的控制輸出信號(hào)頻譜，控制系統(tǒng)根據(jù)測(cè)量的多自由度控制輸出信號(hào)與多自由度參考信號(hào)的頻譜進(jìn)行傅里葉逆變換得到時(shí)域信號(hào)，對(duì)比時(shí)域信號(hào)，并對(duì)頻譜誤差計(jì)算，根據(jù)誤差信號(hào)譜，計(jì)算驅(qū)動(dòng)信號(hào)譜的調(diào)整量，修正發(fā)送的多路驅(qū)動(dòng)信號(hào)譜并進(jìn)行傅里葉逆變換得到時(shí)域驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使平臺(tái)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)作用下產(chǎn)生的微振動(dòng)激勵(lì)與參考信號(hào)相一致，從而實(shí)現(xiàn)多自由度微振動(dòng)信號(hào)的模擬控制，微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)上臺(tái)面的加速度傳感器沿軸向?qū)ΨQ布置。

2.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，其中，微振動(dòng)加速度響應(yīng)曲線是加速度幅值、相位與時(shí)間的響應(yīng)曲線。

3.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，其中，當(dāng)條件許可時(shí)，通過在軌測(cè)量和地面測(cè)試輔助獲取微振動(dòng)環(huán)境。

4.如權(quán)利要求1所述的多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，其中，多輸入多輸出系統(tǒng)為微振動(dòng)激勵(lì)平臺(tái)。

5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，其中，系統(tǒng)辨識(shí)和信號(hào)模擬控制涉及的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣由傳感器布置的位置和測(cè)量方向，通過運(yùn)動(dòng)合成計(jì)算得到。

6.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的多自由度微振動(dòng)環(huán)境模擬方法，其中，信號(hào)模擬控制涉及的多自由度控制輸出信號(hào)與多自由度參考信號(hào)對(duì)比參數(shù)主要是加速度信號(hào)幅值和相位。