[發(fā)明專利]一種氣動(dòng)伺服彈性快速迭代分析與設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011612663.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112733259A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高怡寧;蒲利東;張永輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司西安飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 張明

本發(fā)明公開(kāi)了一種氣動(dòng)伺服彈性快速迭代分析與設(shè)計(jì)方法，應(yīng)用于具有電傳飛控系統(tǒng)的飛機(jī)?飛控系統(tǒng)組合回路，在進(jìn)行飛機(jī)氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)環(huán)節(jié)與飛控環(huán)節(jié)的頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)生成與快速更新、基于狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的飛機(jī)?飛控組合回路自匹配開(kāi)環(huán)頻響數(shù)據(jù)庫(kù)生成、針對(duì)不利耦合情況的快速設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，解決了海量數(shù)據(jù)提取、多輪次迭代效率和數(shù)據(jù)匹配問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析與設(shè)計(jì)自動(dòng)化、高效率、有效提升了設(shè)計(jì)效率，縮短了設(shè)計(jì)周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于飛機(jī)氣動(dòng)伺服彈性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣動(dòng)伺服彈性快速迭代分析與設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

氣動(dòng)伺服彈性問(wèn)題是飛行器彈性結(jié)構(gòu)、非定常氣動(dòng)力以及飛行控制系統(tǒng)相互耦合的氣動(dòng)彈性問(wèn)題，氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析是電傳飛機(jī)研制過(guò)程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在飛機(jī)研制過(guò)程中，由于飛機(jī)不同燃油、裝載、外掛構(gòu)型，計(jì)算狀態(tài)點(diǎn)、控制律模態(tài)組合工況數(shù)量眾多，設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)復(fù)雜，氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析及針對(duì)不利耦合的氣動(dòng)伺服彈性設(shè)計(jì)面臨組合工況數(shù)量大、計(jì)算量繁重、操作繁瑣、多輪次以及計(jì)算周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的還是提供一種氣動(dòng)伺服彈性快速迭代分析與設(shè)計(jì)方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的計(jì)算繁瑣、周期長(zhǎng)且沒(méi)有一套設(shè)計(jì)方法的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種氣動(dòng)伺服彈性快速迭代分析與設(shè)計(jì)方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1，選取氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析的不同計(jì)算工況，每一種計(jì)算工況包括一種飛機(jī)構(gòu)型、控制律模態(tài)、狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)、控制回路；

步驟2，獲取飛機(jī)構(gòu)型的模態(tài)分析結(jié)果；

步驟3，獲取飛機(jī)構(gòu)型的非定常氣動(dòng)力；

步驟4，依據(jù)所述的飛機(jī)構(gòu)型的模態(tài)分析結(jié)果、飛機(jī)構(gòu)型的非定常氣動(dòng)力，求解彈性飛機(jī)頻域氣動(dòng)伺服彈性運(yùn)動(dòng)方程，獲取氣動(dòng)力環(huán)節(jié)及彈性機(jī)體環(huán)節(jié)的頻響特性；

步驟5，獲取舵機(jī)環(huán)節(jié)頻響特性和傳感器環(huán)節(jié)頻響特性；

步驟6，基于氣動(dòng)力環(huán)節(jié)及彈性機(jī)體環(huán)節(jié)的頻響特性、舵機(jī)環(huán)節(jié)頻響特性和傳感器環(huán)節(jié)頻響特，計(jì)算并建立所述計(jì)算工況的飛機(jī)環(huán)節(jié)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟7，獲取步驟1中所述計(jì)算工況的飛控頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟8，選擇待分析的飛機(jī)構(gòu)型并指定計(jì)算工況，調(diào)取其飛機(jī)環(huán)節(jié)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)；選擇控制律構(gòu)型、控制回路調(diào)取其飛控環(huán)節(jié)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)，從所述的飛機(jī)環(huán)節(jié)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)、飛控環(huán)節(jié)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索并自動(dòng)匹配所選計(jì)算工況飛機(jī)環(huán)節(jié)與飛控環(huán)節(jié)的頻響特性數(shù)據(jù)，建立飛機(jī)-飛控組合回路的開(kāi)環(huán)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)；

步驟9，根據(jù)所述飛機(jī)-飛控組合回路的開(kāi)環(huán)頻響特性數(shù)據(jù)庫(kù)，基于控制理論及穩(wěn)定性理論，采用氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性分析方法，獲取所述指定計(jì)算工況的氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定裕度；

步驟10，針對(duì)于所有的計(jì)算工況，按照步驟8、9相同的方法計(jì)算對(duì)應(yīng)工況的氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定裕度，判斷氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定裕度是否滿足要求，若全部工況的穩(wěn)定裕度均滿足要求，則計(jì)算結(jié)束。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

若存在穩(wěn)定裕度不足的計(jì)算工況，轉(zhuǎn)步驟11進(jìn)行氣動(dòng)伺服彈性穩(wěn)定性設(shè)計(jì)；

步驟11，選取穩(wěn)定裕度最小的計(jì)算工況，分析造成不利耦合的原因，確定造成不利耦合的反饋回路及結(jié)構(gòu)模態(tài)，并在控制回路中增加結(jié)構(gòu)陷幅濾波器和/或低通濾波器等，驗(yàn)證該工況的穩(wěn)定裕度是否能滿足要求，若不滿足要求，重新設(shè)計(jì)濾波器或調(diào)整濾波器結(jié)構(gòu)、參數(shù)、數(shù)量直至該工況穩(wěn)定裕度滿足要求為止；