[发明专利]基于深信度网络的火箭发动机推力偏移量的标定方法

说明书

本发明提供了一种基于深信度网络的火箭发动机推力偏移量的标定方法，属于压电传感器测量领域。该方法首先通过建立实验标定平台，完成力偏移量标定试验；然后将输出的电压信号经归一化处理后进行RBM修正，再经基于LevenbergMarquartdt的BP进行权值和阈值的训练，直到达到训练次数或归一化误差小于目标误差后，实现非线性的深信度网络补偿网络；经过深信度网络补偿后的值进行反归一化处理后，再进行理论计算得到力偏移量的补偿值。该方法循环步数少，效率高，非线性误差小，拟合和泛化精度高，实现了对火箭发动机推力偏移量的精确标定，对非线性标定与误差处理具有重要的参考价值。

技术领域

本发明属于压电传感器测量领域，涉及一种基于深信度网络的火箭发动机 推力偏移量的标定方法。

背景技术

随着航空航天与科学技术地迅速发展，航天器需要更加精确的轨道运动控 制要求，对火箭发动机的姿态调控、轨道修正的精度要求也越来越高。推力矢 量作为火箭发动机的重要性能指标，直接影响火箭发动机的性能和轨道运动精 度。在火箭发动机喷射过程中，推进剂的不均匀燃烧以及喷管轴线的偏移等因 素，将会导致火箭推力偏离其轴线而产生侧向力和推力偏心的现象。火箭发动 机力矢量力在主、侧向的量程有二到三个数量级差，属于主、侧大量程比的问 题，侧向力容易受主向力的影响而被淹没，引起侧向的非线性干扰，增加了推 力测试的难度。此外，受制造误差、装配误差以及结构变形等因素的影响，推 力和偏移量的测试精度很难保证。因此，准确获得发动机推力矢量和偏移量等 关键参数，对力矢量进行精确标定是提高火箭发动机的运动和控制精度的重要 保障。经过文献检索，多数文章对测力平台的标定补偿方法主要应用硬件补偿 法和计算算法等方法进行研究。李思研究了基于信号处理、计算机智能、智能 处理的力传感器的硬件标定技术。高长银，邢勤分别对压电测力系统用最小二 乘法实现力矢量的静态标定和动态标定。樊尚春基于输出静态性能对压力传感 器进行了标定算法的研究。以上标定方法都是基于线性输入—输出特性关系。 然而，从严格意义说，受测力平台本身制造、装配和环境因素等干扰的影响， 目前传感器的输入—输出依然存非线性误差，降低和校正干扰是提高测试精度 亟需解决的问题。为此，需要相应理论和实验方法来补偿和修正非线性误差， 实现非线性的标定。

发明内容

本发明为克服现有技术的缺陷，发明一种基于深信度网络的火箭发动机推 力偏移量的标定方法，该方法首先通过建立实验标定平台，完成力偏移量标定 试验；然后将输出的电压信号经归一化处理后进行受限玻尔兹曼机(Restricted Boltzmann Machines，RBM)修正，再经基于Levenberg-Marquartdt的BP进行 权值和阈值的训练，直到达到训练次数或归一化误差小于目标误差后，实现非 线性的深信度网络补偿；经过深信度网络补偿后的值进行反归一化处理后，再 进行理论计算得到力偏移量的补偿值。该方法循环步数少，效率高，非线性误 差小，拟合和泛化精度高。

本发明的技术方案：

过程中基于一种火箭发动机推力偏移量的标定装置来完成标定实验。该装 置以压电式测力仪作为核心力敏元件，由液压加载装置、标定平台、电荷放大 器、数据采集卡、计算机及软件模块等组成。装配时，标定架7用螺栓固定在 底座，连接法兰6通过螺栓连接在标定架7的左侧，压电测力仪5通过螺栓和 连接法兰6相连接，转接法兰1通过螺栓和压电测力仪5的左端相连接；球形 塞3和锥形套4为球面副连接，起到自动定心的作用，六角螺母2起预紧连接 的作用；自动定心装置(由球形塞3、锥形套4和六角螺母2组成)通过后端拉杆8和标准力传感器9的左端相连接；液压加载装置11通过前端拉杆10和标 准力传感器9的右端相连接，液压加载装置11的液压缸缸体通过螺栓与标定架 7的右侧相连接。液压加载装置与标定平台装配完毕后，将压电测力仪5的传感 器与电荷放大器用导线连接，然后通过采集卡将电荷放大器与计算机连接成一 体。