本發(fā)明涉及一種激勵(lì)源辨識(shí)方法，特別是一種針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)方法。
背景技術(shù)：
目前激勵(lì)源辨識(shí)較為成熟，能根據(jù)激勵(lì)源測(cè)試數(shù)據(jù)，給出時(shí)域及頻域的激勵(lì)源輸出模型，對(duì)于激勵(lì)源分析、誤差控制、時(shí)頻域轉(zhuǎn)換都有成熟的方法。但部分激勵(lì)源采樣頻率低，導(dǎo)致對(duì)辨識(shí)結(jié)果部分頻段信息不足，與實(shí)際載荷特性偏差較大，對(duì)此沒(méi)有通用有效的方法。
對(duì)于姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)，需根據(jù)地面試車(chē)的推力數(shù)據(jù)完成激勵(lì)源辨識(shí)。地面試車(chē)的測(cè)試對(duì)象，如推力、比沖、混合比等，對(duì)采樣頻率要求不高，一般在500~1000Hz范圍內(nèi)。而從需求講，一般飛行振動(dòng)頻段都在10~2000Hz，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣頻率需要在5000Hz以上；同時(shí)由于采樣頻率低，測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)法反映關(guān)機(jī)過(guò)程中推力變化過(guò)程，即關(guān)機(jī)過(guò)程的推力變化規(guī)律不明確。因此，要提高姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)源辨識(shí)精度，需首先解決激勵(lì)源補(bǔ)充高頻的信息和明確發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)特性?xún)刹糠謨?nèi)容。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)方法，解決傳統(tǒng)方法僅依靠姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)數(shù)據(jù)，采樣頻率低、開(kāi)關(guān)機(jī)推力特性不明確的問(wèn)題。
一種針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)方法的具體步驟為：
第一步 構(gòu)建針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)系統(tǒng)
針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)系統(tǒng)，包括：試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊、頻率信息補(bǔ)充模塊和關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊。所述：
試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊的功能為：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；
頻率信息補(bǔ)充模塊的功能為：補(bǔ)充激勵(lì)源所需頻段信息；
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊的功能為：完成關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性驗(yàn)證。
第二步 試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)的推力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而完成激勵(lì)源初步辨識(shí)。當(dāng)推力采樣頻率低于5000Hz時(shí)，則補(bǔ)充高頻信息；當(dāng)推力曲線中無(wú)法明確發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)、關(guān)機(jī)推力特性時(shí)，則補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)、關(guān)機(jī)推力特性。
第三步 頻率信息補(bǔ)充模塊補(bǔ)充激勵(lì)源所需頻段信息
頻率信息補(bǔ)充模塊根據(jù)攔截器的組成和結(jié)構(gòu)，建立結(jié)構(gòu)傳遞模型，然后結(jié)合攔截器地面懸浮試驗(yàn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，反推出激勵(lì)源模型。
由于地面懸浮試驗(yàn)的采樣頻率較高，包含激勵(lì)源模型所需的頻段信息，因此頻率信息補(bǔ)充模塊對(duì)激勵(lì)源初步辨識(shí)結(jié)果的高頻分量進(jìn)行補(bǔ)充。
懸浮試驗(yàn)中實(shí)測(cè)的攔截器振動(dòng)響應(yīng)功率譜矩陣和激勵(lì)功率譜矩陣有如下關(guān)系：
（1）
其中，是各激勵(lì)點(diǎn)與各響應(yīng)點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣，“*”表示對(duì)該矩陣求復(fù)共軛。
頻率信息補(bǔ)充模塊對(duì)公式（1）進(jìn)行求逆轉(zhuǎn)換：
（2）
其中，上標(biāo)+與分別表示對(duì)矩陣求Moore-Penrose廣義逆和復(fù)共扼轉(zhuǎn)置。
從而得到姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)作為激勵(lì)源的頻域辨識(shí)結(jié)果。頻率信息補(bǔ)充模塊根據(jù)初步辨識(shí)結(jié)果的補(bǔ)充需求，將本步驟得到的激勵(lì)辨識(shí)結(jié)果從采樣頻率*0.5到2000Hz范圍的高頻分量補(bǔ)充到初步辨識(shí)結(jié)果中。
第四步 關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊完成關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性驗(yàn)證
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性，形成多種推力變化規(guī)律的假設(shè)。然后按照預(yù)測(cè)的推力變化規(guī)律，按照補(bǔ)充完高頻分量后獲取的公式（1）中對(duì)應(yīng)的激勵(lì)功率譜矩陣，根據(jù)攔截器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型建立公式（1）中的頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣，完成攔截器振動(dòng)響應(yīng)分析。
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊將所有振動(dòng)響應(yīng)分析結(jié)果與攔截器地面懸浮試驗(yàn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，篩選出最優(yōu)結(jié)果，從而確定關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性。
至此，完成了針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源最終辨識(shí)。
本發(fā)明方法綜合利用發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車(chē)數(shù)據(jù)、攔截器懸浮試驗(yàn)數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)建模分析結(jié)果，能夠有效提高激勵(lì)源辨識(shí)結(jié)果的準(zhǔn)確度，為確保最終振動(dòng)預(yù)示結(jié)果的精度奠定基礎(chǔ)。
具體實(shí)施方式
一種針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)方法的具體步驟為：
第一步 構(gòu)建針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)系統(tǒng)
針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源辨識(shí)系統(tǒng)，包括：試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊、頻率信息補(bǔ)充模塊和關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊。所述：
試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊的功能為：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；
頻率信息補(bǔ)充模塊的功能為：補(bǔ)充激勵(lì)源所需頻段信息；
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊的功能為：完成關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性驗(yàn)證。
第二步 試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析
試車(chē)數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)單機(jī)試車(chē)的推力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而完成激勵(lì)源初步辨識(shí)。當(dāng)推力采樣頻率低于5000Hz時(shí)，則補(bǔ)充高頻信息；當(dāng)推力曲線中無(wú)法明確發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)、關(guān)機(jī)推力特性時(shí)，則補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)、關(guān)機(jī)推力特性。
第三步 頻率信息補(bǔ)充模塊補(bǔ)充激勵(lì)源所需頻段信息
頻率信息補(bǔ)充模塊根據(jù)攔截器的組成和結(jié)構(gòu)，建立結(jié)構(gòu)傳遞模型，然后結(jié)合攔截器地面懸浮試驗(yàn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)，反推出激勵(lì)源模型。
由于地面懸浮試驗(yàn)的采樣頻率較高，包含激勵(lì)源模型所需的頻段信息，因此頻率信息補(bǔ)充模塊對(duì)激勵(lì)源初步辨識(shí)結(jié)果的高頻分量進(jìn)行補(bǔ)充。
懸浮試驗(yàn)中實(shí)測(cè)的攔截器振動(dòng)響應(yīng)功率譜矩陣和激勵(lì)功率譜矩陣有如下關(guān)系：
（1）
其中，是各激勵(lì)點(diǎn)與各響應(yīng)點(diǎn)之間的頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣，“*”表示對(duì)該矩陣求復(fù)共軛。
頻率信息補(bǔ)充模塊對(duì)公式（1）進(jìn)行求逆轉(zhuǎn)換：
（2）
其中，上標(biāo)+與分別表示對(duì)矩陣求Moore-Penrose廣義逆和復(fù)共扼轉(zhuǎn)置。
從而得到姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)作為激勵(lì)源的頻域辨識(shí)結(jié)果。頻率信息補(bǔ)充模塊根據(jù)初步辨識(shí)結(jié)果的補(bǔ)充需求，將本步驟得到的激勵(lì)辨識(shí)結(jié)果從采樣頻率*0.5到2000Hz范圍的高頻分量補(bǔ)充到初步辨識(shí)結(jié)果中。
第四步 關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊完成關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性驗(yàn)證
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性，形成多種推力變化規(guī)律的假設(shè)。然后按照預(yù)測(cè)的推力變化規(guī)律，按照補(bǔ)充完高頻分量后獲取的公式（1）中對(duì)應(yīng)的激勵(lì)功率譜矩陣，根據(jù)攔截器結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型建立公式（1）中的頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣，完成攔截器振動(dòng)響應(yīng)分析。
關(guān)機(jī)特性驗(yàn)證模塊將所有振動(dòng)響應(yīng)分析結(jié)果與攔截器地面懸浮試驗(yàn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，篩選出最優(yōu)結(jié)果，從而確定關(guān)機(jī)階段發(fā)動(dòng)機(jī)推力特性。
至此，完成了針對(duì)姿軌控發(fā)動(dòng)機(jī)推力的激勵(lì)源最終辨識(shí)。