[发明专利]一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法

权利要求书

1.一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：测试系统搭建；

第二步：测试系统与激励系统调试；

第三步：频响函数获取；

第四步：分析频率、阻尼比和振型等模态参数；

至此，完成随机激励下空气舵模态参数准确获取。

2.根据权利要求1所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述随机激励下空气舵模态参数准确获取方法还包括：

第五步：不同量级激振力下频响函数获取，分析结构的非线性。

3.根据权利要求2所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第五步不同量级激振力下频响函数获取，分析结构的非线性包括如下步骤：

通过调节控制电压输出，观察力反馈大小，选取不少于三组量级不同的激振力，分别进行频响函数获取，将三组频响函数进行对比，查看频响函数波峰对应频率位置的变化情况，对于非线性系统，随着激振力的增加，频率先下降后趋于稳定，对于线性系统，激振力增大，频率应保持不变。

4.根据权利要求1所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第一步测试系统搭建包括如下步骤：

舵系统安装在舱段上或者飞行器上，在舵面上安装加速度传感器和力传感器，将激振器调整至合适的位置和高度，激振器顶杆与力传感器连接。

5.根据权利要求4所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第一步测试系统搭建中，舵系统产品整体用弹性绳自由悬吊或直接放置在架车上。

6.根据权利要求4所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第一步测试系统搭建中，激振器在舵面悬臂处施加激励，通过控制系统输出电压设置，使激振器输出不同量级的激振力，激振器激励位置安装力传感器，测试系统同时测量激振力和舵面加速度信号。

7.根据权利要求1所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第二步测试系统与激励系统调试包括如下步骤：

通过控制系统设定输出电压值，激振器发出激励信号，观察加速度传感器输出信号，如果有传感器无输出信号或者输出信号错误，需要更换传感器或者线缆，直至所有通道输出正常；

调节功率放大器增益以及控制系统输出电压，观察力传感器反馈信号，使力反馈信号达到理想值。

8.根据权利要求7所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第二步中，力反馈信号的理想值为：峰峰值60～70N，均方根值20N。

9.根据权利要求1所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第三步频响函数获取包括如下步骤：

通过加速度传感器和力传感器获得的响应，经过谱分析得到激励的自功率谱密度G_ff(ω)和激励与响应的互功率谱密度G_xf(ω)，再计算出频响函数：

式中：H(ω)为频响函数；G_xf(ω)为力与响应的互功率谱；G_ff(ω)为力激励的自功率谱。

10.根据权利要求9所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第四步分析频率、阻尼比和振型等模态参数包括如下步骤：

对于任意的粘性阻尼的多自由度系统，其动力学微分方程为：

进行拉普拉斯变换得

X(s)＝H(s)F(s)

式中：

当时，系统的频响函数可表示为：

式中：ξ_i为模态阻尼比；为固有频率；ψ_i为振型；

由第三步中得到的实测频响函数和上述频响函数的理论公式，确定结构的固有频率、阻尼比和振型，通过稳态图进行识别。

11.根据权利要求10所述的一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，其特征在于，所述第四步中采用的识别方法是：在某一频响函数幅频特性曲线，或多个频响函数求和后的幅频特性曲线上标注文字符号，如果每次增加计算模态数后，得到的极点和留数都基本不变，则在该频率处注上一个符号“S”，只有稳定地注有“S”的频率，才可以确定是真实模态频率，通过实测稳态图识别稳定含有“S”的频率，计算得到舵系统的模态参数，包括频率、阻尼比和振型。