[发明专利]一种柔性天线结构冲击载荷识别方法及系统

说明书

本发明公开了一种柔性天线结构冲击载荷识别方法及系统。所述柔性天线结构冲击载荷识别方法包括：采用有限元软件构建柔性天线结构的有限元模型；对有限元模型进行模态分解，得到模态信息；由模态信息和柔性天线结构的冲击载荷的激励位置确定传递函数，并基于传递函数在有限元模型上计算动力学响应信号；采用B样条小波尺度函数作为基函数，并将基函数拟合待识别冲击载荷确定字典；基于动力学响应信号、传递函数、字典和系数向量构建基于字典的正则化求解函数；采用软阈值迭代算法对基于字典的正则化求解函数进行迭代求解，得到最优系数向量；由最优系数向量和字典确定待识别冲击载荷。本发明能快速准确地实现冲击载荷的识别。

技术领域

本发明涉及冲击载荷识别领域，特别是涉及一种柔性天线结构冲击载荷识别方法及系统。

背景技术

随着空间卫星技术的发展，卫星天线因其所处真空环境及自身低阻尼柔性结构的特性，在受到空间碎片撞击冲击之后将会出现持续大幅度振动的情况，会影响整个系统的运行性能，因此对动态载荷的获取是十分必要的。一方面，获取动态载荷后，可以用来指导结构的设计，对结构进行改进以此降低动态载荷对结构性能的影响。另一方面，获取动态载荷可以帮助后续设计从而实现精确控制并有效抑制振动。然而，结构实际所承受的冲击载荷往往很难直接测量，而在外部激励作用下的结构动态响应是相对容易测量的，因此，如何依据结构动态响应信息及必要的载荷求逆方法获取载荷时间历程，是现代工程领域亟需解决的关键问题。

“载荷识别”技术属于结构动力学反问题，是一项根据结构系统动态特性及测量响应信号来反演外部激励的技术。近几十年来，载荷识别技术不断发展，为高超声速飞行器结构的载荷识别奠定了坚实的基础。现有的载荷识别方法主要包括频域法和时域法，同时还衍生出诸如SWAT法、奇异值分解法等方法，这些方法有各自明显的优缺点。其中，基于频域的矩阵求逆法最为常见，过程相对简单，但是计算量很大，耗费分析资源。时域法则是最近才开始研究兴起的方法，存在一定的累计误差。而其他的衍生方法虽然有各有优点，但是需要积累数值计算和信号处理的经验，使用起来门槛相对较高。近些年来还涌现了时间有限元法、逆系统法、神经网络方法和小波变换法等。

针对冲击载荷信号的稀疏性质，目前主要识别方法是l₁正则化方法，但是此方法没有解析解，需要通过软阈值算法进行迭代求解，在结构工况复杂的情况下计算量会大大增加，因此提出快速准确地冲击载荷识别方法十分重要。

发明内容

基于此，有必要提供一种柔性天线结构冲击载荷识别方法及系统，以提高冲击载荷识别的效率和准确性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种柔性天线结构冲击载荷识别方法，包括：

采用有限元软件构建柔性天线结构的有限元模型；

对所述有限元模型进行模态分解，得到模态信息；所述模态信息包括固有频率和固有振型；

由所述模态信息和所述柔性天线结构的冲击载荷的激励位置确定传递函数，并基于所述传递函数在所述有限元模型上计算动力学响应信号；所述动力学响应信号为各个传感器布置位置上的位移响应信号或加速度响应信号；

采用B样条小波尺度函数作为基函数，并将所述基函数拟合待识别冲击载荷确定字典；

基于所述动力学响应信号、所述传递函数、所述字典和系数向量构建基于字典的正则化求解函数；

采用软阈值迭代算法对所述基于字典的正则化求解函数进行迭代求解，得到最优系数向量；

由所述最优系数向量和所述字典确定待识别冲击载荷。

可选的，所述采用有限元软件构建柔性天线结构的有限元模型，具体包括：

采用力学性能等效方式将柔性天线结构转化为桁架结构；