[发明专利]一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法

说明书

本发明提出一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，属于测量测试技术领域，包括：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；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。与现有技术相比，本发明提供的技术方案非线性系统线性化效果佳，测试速度快，可以减小非线性对测试结果的影响，减小模态频率和阻尼比的测试误差，为结构模型修正以及控制系统设计提供更加准确的参数，获得的频响函数品质较好，识别的模态频率和阻尼比准确性高。

技术领域

本发明属于测量测试技术领域，具体涉及一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法。

背景技术

空气舵系统是飞行器控制系统的重要执行机构，与传统的导弹结构相比，新型飞行器舵尺寸与质量占比越来越大，空气舵自身模态对整体结构姿态的影响较大，控制系统设计不准确，可能会导致产品飞行时失控；同时，空气舵系统具有强非线性，飞行时，在气动力作用下，舵系统低频频率可能会与飞行器弹性频率耦合，导致飞行器失稳。通过空气舵模态试验获取空气舵系统模态参数，可用于空气舵动力学模型修正以及气动弹性分析，为控制系统设计提供重要的数据参考。

目前空气舵模态参数获取通常使用正弦激励方法，在舵面安装加速度传感器，利用激振器对舵施加正弦激励，通过分析各测点的频响函数，得到空气舵的模态参数。空气舵系统属于强非线性结构，在非线性影响下，正弦激励获得的频响函数通常存在明显的失真现象，例如对称性差、不光滑等问题，通过分析此频响函数获得的频率和阻尼比往往误差较大。

随机激励方法具有良好的非线性系统线性化的作用，随机激励下得到的频响函数形式接近线性系统的频响函数，极大的提高了频响函数的品质，减小频率、阻尼比等参数的识别误差，使测量结果更准确。同时，通过对比不同大小的激振力(均方根值)下测得的频响函数峰值偏移情况，可以分析被测试系统的非线性。

综上，现有空气舵模态参数获取方法获得的测试结果受非线性影响大，获得的结构频响函数存在失真现象，获得的频率和阻尼比误差较大，需要进行改进。

发明内容

本发明提供一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，目的是解决现有技术获得的测试结果受非线性影响大，获得的结构频响函数存在失真现象，获得的频率和阻尼比误差较大的问题。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种随机激励下空气舵模态参数准确获取方法，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。

作为进一步优化，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。

作为进一步优化，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。

作为进一步优化，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。