[發明專利]基于深信度網絡的火箭發動機推力偏移量的標定方法

有效

• 申請號: 201710610730.7
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN107587955B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 張軍;賈振元;田雨;任宗金;常慶兵;李明昱;宋鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明提供了一種基于深信度網絡的火箭發動機推力偏移量的標定方法，屬于壓電傳感器測量領域。該方法首先通過建立實驗標定平臺，完成力偏移量標定試驗；然后將輸出的電壓信號經歸一化處理后進行RBM修正，再經基于LevenbergMarquartdt的BP進行權值和閾值的訓練，直到達到訓練次數或歸一化誤差小于目標誤差后，實現非線性的深信度網絡補償網絡；經過深信度網絡補償后的值進行反歸一化處理后，再進行理論計算得到力偏移量的補償值。該方法循環步數少，效率高，非線性誤差小，擬合和泛化精度高，實現了對火箭發動機推力偏移量的精確標定，對非線性標定與誤差處理具有重要的參考價值。

技術領域

本發明屬于壓電傳感器測量領域，涉及一種基于深信度網絡的火箭發動機 推力偏移量的標定方法。

背景技術

隨著航空航天與科學技術地迅速發展，航天器需要更加精確的軌道運動控 制要求，對火箭發動機的姿態調控、軌道修正的精度要求也越來越高。推力矢 量作為火箭發動機的重要性能指標，直接影響火箭發動機的性能和軌道運動精 度。在火箭發動機噴射過程中，推進劑的不均勻燃燒以及噴管軸線的偏移等因 素，將會導致火箭推力偏離其軸線而產生側向力和推力偏心的現象。火箭發動 機力矢量力在主、側向的量程有二到三個數量級差，屬于主、側大量程比的問 題，側向力容易受主向力的影響而被淹沒，引起側向的非線性干擾，增加了推 力測試的難度。此外，受制造誤差、裝配誤差以及結構變形等因素的影響，推 力和偏移量的測試精度很難保證。因此，準確獲得發動機推力矢量和偏移量等 關鍵參數，對力矢量進行精確標定是提高火箭發動機的運動和控制精度的重要 保障。經過文獻檢索，多數文章對測力平臺的標定補償方法主要應用硬件補償 法和計算算法等方法進行研究。李思研究了基于信號處理、計算機智能、智能 處理的力傳感器的硬件標定技術。高長銀，邢勤分別對壓電測力系統用最小二 乘法實現力矢量的靜態標定和動態標定。樊尚春基于輸出靜態性能對壓力傳感 器進行了標定算法的研究。以上標定方法都是基于線性輸入—輸出特性關系。 然而，從嚴格意義說，受測力平臺本身制造、裝配和環境因素等干擾的影響， 目前傳感器的輸入—輸出依然存非線性誤差，降低和校正干擾是提高測試精度 亟需解決的問題。為此，需要相應理論和實驗方法來補償和修正非線性誤差， 實現非線性的標定。

發明內容

本發明為克服現有技術的缺陷，發明一種基于深信度網絡的火箭發動機推 力偏移量的標定方法，該方法首先通過建立實驗標定平臺，完成力偏移量標定 試驗；然后將輸出的電壓信號經歸一化處理后進行受限玻爾茲曼機(Restricted Boltzmann Machines，RBM)修正，再經基于Levenberg-Marquartdt的BP進行 權值和閾值的訓練，直到達到訓練次數或歸一化誤差小于目標誤差后，實現非 線性的深信度網絡補償；經過深信度網絡補償后的值進行反歸一化處理后，再 進行理論計算得到力偏移量的補償值。該方法循環步數少，效率高，非線性誤 差小，擬合和泛化精度高。

本發明的技術方案：

過程中基于一種火箭發動機推力偏移量的標定裝置來完成標定實驗。該裝 置以壓電式測力儀作為核心力敏元件，由液壓加載裝置、標定平臺、電荷放大 器、數據采集卡、計算機及軟件模塊等組成。裝配時，標定架7用螺栓固定在 底座，連接法蘭6通過螺栓連接在標定架7的左側，壓電測力儀5通過螺栓和 連接法蘭6相連接，轉接法蘭1通過螺栓和壓電測力儀5的左端相連接；球形 塞3和錐形套4為球面副連接，起到自動定心的作用，六角螺母2起預緊連接 的作用；自動定心裝置(由球形塞3、錐形套4和六角螺母2組成)通過后端拉桿8和標準力傳感器9的左端相連接；液壓加載裝置11通過前端拉桿10和標 準力傳感器9的右端相連接，液壓加載裝置11的液壓缸缸體通過螺栓與標定架 7的右側相連接。液壓加載裝置與標定平臺裝配完畢后，將壓電測力儀5的傳感 器與電荷放大器用導線連接，然后通過采集卡將電荷放大器與計算機連接成一 體。