[發(fā)明專利]基于規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI的太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010491610.1
• 申請(qǐng)日: 2020-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111797500B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚賽金;趙發(fā)剛;周宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F17/16;G06F17/11
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

本發(fā)明提供了一種基于規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI的太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法，首先利用太陽(yáng)電池陣的振動(dòng)數(shù)據(jù)構(gòu)造Hankel矩陣，分成參考點(diǎn)輸出和未來(lái)所有測(cè)點(diǎn)輸出兩部分，然后進(jìn)行投影變換，可獲得系統(tǒng)的觀測(cè)矩陣，以規(guī)范變量分析法進(jìn)行降維，然后通過(guò)奇異值分解得出太陽(yáng)電池陣的復(fù)模態(tài)，再通過(guò)矩陣變換將復(fù)模態(tài)轉(zhuǎn)換為實(shí)模態(tài)，獲得太陽(yáng)電池陣的實(shí)模態(tài)頻率、阻尼和振型。本發(fā)明利用了規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI法對(duì)自由衰減響應(yīng)振動(dòng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星空間運(yùn)行狀態(tài)下太陽(yáng)電池陣的模態(tài)辨識(shí)，保障其穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及模態(tài)辨識(shí)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI的太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法，尤其是涉及衛(wèi)星太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法。

背景技術(shù)

衛(wèi)星執(zhí)行空間任務(wù)時(shí)對(duì)星上太陽(yáng)電池陣的結(jié)構(gòu)口徑尺寸的要求越來(lái)越高，而此類大跨度柔性結(jié)構(gòu)具有大撓性、低頻密集、弱阻尼、低剛度等特性，在軌飛行過(guò)程中極易受到外部干擾作用的激勵(lì)引發(fā)結(jié)構(gòu)變形振動(dòng)，從而導(dǎo)致有效載荷或姿態(tài)精度與穩(wěn)定度性能的衰減乃至失效。地面模擬已不滿足精度的要求，為此需要利用衛(wèi)星在軌運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行在軌狀態(tài)參數(shù)的辨識(shí)。

專利文獻(xiàn)CN105446347A公開(kāi)了針對(duì)太陽(yáng)電池陣的在軌模態(tài)辨識(shí)系統(tǒng)及方法，使用ERA法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)陣的模態(tài)辨識(shí)，本發(fā)明相對(duì)于協(xié)方差驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間法，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的隨機(jī)子空間法因?yàn)镼R分解的除去噪聲的緣故精度更高，但是QR分解和奇異值分解得到的系統(tǒng)矩陣各元素都是復(fù)數(shù)，在辨別太陽(yáng)電池陣大型工程問(wèn)題中，使用規(guī)范變量分析并加以改進(jìn)獲取實(shí)模態(tài)更具有工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種基于規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI的太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于規(guī)范變量分析與改進(jìn)SSI的太陽(yáng)電池陣模態(tài)辨識(shí)方法，包括如下步驟：

步驟S1：利用太陽(yáng)電池陣的振動(dòng)數(shù)據(jù)構(gòu)造Hankel矩陣，包含“將來(lái)”輸入行空間、“過(guò)去”輸出行空間；

步驟S2：使用子空間的投影定理，根據(jù)QR分解獲得太陽(yáng)陣的可觀測(cè)矩陣，形成狀態(tài)方程；

步驟S3：使用規(guī)范變量分析實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)方程的降維，得到降維后的狀態(tài)方程；

步驟S4：對(duì)降維后的狀態(tài)方程進(jìn)行奇異值分解，得到特征值、特征矩陣和輸出矩陣，求得太陽(yáng)電池陣的模態(tài)頻率、阻尼和復(fù)模態(tài)振型；

步驟S5：定義變換矩陣，對(duì)復(fù)模態(tài)矩陣縮減變換，以轉(zhuǎn)換為實(shí)模態(tài)矩陣；

步驟S6：利用已得到的特征值和復(fù)模態(tài)振型構(gòu)建修正矩陣的特征方程組；

步驟S7：對(duì)修正矩陣的特征方程組進(jìn)行奇異值分解，得到縮減變換后的實(shí)模態(tài)振型向量；

步驟S8：利用變換矩陣將變換后的實(shí)模態(tài)振型向量還原為原始實(shí)模態(tài)振型，得出各階固有頻率、阻尼比和結(jié)構(gòu)振型。

優(yōu)選地，所述利用太陽(yáng)電池陣的振動(dòng)數(shù)據(jù)構(gòu)造Hankel矩陣，分成參考點(diǎn)輸出和未來(lái)所有測(cè)點(diǎn)輸出兩部分，即

其中,Y_p代表“過(guò)去”輸入行空間，Y_f代表“將來(lái)”輸入行空間，下標(biāo)i和下標(biāo)j表示序號(hào)。

優(yōu)選地，所述步驟S2中，是將“將來(lái)”輸入行空間通過(guò)投影定理投影到“過(guò)去”輸入行空間上，即

O_i＝Y(jié)_f/Y_p?????????????????????????????????????????????????????(2)

對(duì)Hankel矩陣使用QR分解，根據(jù)QR分解的原理，可以得到以下QR分解的狀態(tài)方程矩陣：