[发明专利]一种确定速率陀螺安装位置的方法及系统

权利要求书

1.一种确定速率陀螺安装位置的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

根据火箭箭体结构以及箭体内的环境约束，给出允许安装速率陀螺的区间集合；

根据火箭箭体结构的总体级数，计算各级平均比例耦合因子；

根据各级平均比例耦合因子计算速率陀螺安装位置的定量评价指标；

在允许安装速率陀螺的区间集合内，确定速率陀螺安装位置的定量评价指标的最小值；

输出定量评价指标的最小值对应的安装位置为最优安装位置；

计算各级平均比例耦合因子，还包括以下子步骤：

确定一阶弹性振动频率随时间变化的函数f₁(t)；

确定刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数ω_c(t)；

根据刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数ω_c(t)、一阶弹性振动频率f₁(t)确定各级平均比例耦合因子；

将一阶弹性振动频率f₁与刚体姿态控制回路截止频率ω_c(t)之比为比例耦合因子，定义比例耦合因子对飞行时间的归一化积分为平均比例耦合因子ω_k，各级平均比例耦合因子ω_k具体表示为：

其中f₁(t)为一阶弹性振动频率随时间变化的函数，ω_c(t)为刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数，积分运算代表连续求解，与分别表示该级数动力飞行的起始和停止时刻；

定量评价指标J(x)表示为：

其中，ω_k表示平均比例耦合因子，与分别表示该级数动力飞行的起始和停止时刻，表示本阶次振动的权重，δ表示控制指令，ω_c(t)为刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数，q_i表示各阶振动广义坐标，i表示当前阶次，W′_i(t，x)表示振动引起的转角随结构长度的变化，即振型斜率，t表示飞行的某一时刻，x表示速率陀螺安装位置，k为级数，N为火箭的总级数。

2.如权利要求1所述的确定速率陀螺安装位置的方法，其特征在于，一阶弹性振动频率f₁(t)通过对运载火箭的结构形式及质量分布，采用有限单元法进行数学建模计算。

3.如权利要求1所述的确定速率陀螺安装位置的方法，其特征在于，确定本阶次振动的权重包括如下子步骤：

计算控制指令到各阶振动广义坐标q_i的传递函数

根据传递函数，确定控制指令到广义坐标的传递函数随飞行时间变化的幅值

根据传递函数随飞行时间变化的幅值，确定阶次振动的权重。

4.如权利要求1所述的确定速率陀螺安装位置的方法，其特征在于，各阶截止频率ω_c(t)处控制指令到传递函数随飞行时间变化的幅值的时间历程即表示为即本阶次振动的权重。

5.一种确定速率陀螺安装位置的系统，其特征在于，具体包括：安装位置设计处理器、位置输出单元；

其中安装位置处理器用于执行权利要求1-4任一项所述的速率陀螺安装位置的设计方法；

位置输出单元，用于接收并将最优的安装位置输出。

6.如权利要求5所述的确定速率陀螺安装位置的系统，其特征在于，其中安装位置处理器还包括如下子模块：安装集合确定模块、平均比例耦合因子确定模块、定量评价指标确定模块、安装位置确定单元；

安装集合确定模块，用于根据火箭箭体结构以及箭体内的环境约束，给出允许安装速率陀螺的区间集合；

平均比例耦合因子确定模块，用于根据火箭的总体级数，计算各级平均比例耦合因子；

定量评价指标确定模块，用于根据各级平均比例耦合因子计算速率陀螺安装位置的定量评价指标；

安装位置确定单元，用于根据安装速率陀螺的区间集合，确定速率陀螺安装位置的定量评价指标的最小值。

7.如权利要求6所述的确定速率陀螺安装位置的系统，其特征在于，其中平均比例耦合因子确定模块还包括如下子模块：一阶弹性振动频率确定模块、回路截止频率函数确定模块，耦合因子计算模块；

其中，一阶弹性振动频率确定模块用于确定一阶弹性振动频率f₁(t)；

回路截止频率函数确定模块与一阶弹性振动频率确定模块连接，用于确定刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数ω_c(t)；

耦合因子计算模块分别与一阶弹性振动频率确定模块和回路截止频率函数确定模块连接，用于根据刚体姿态控制回路截止频率随时间变化的函数ω_c(t)、一阶弹性振动频率f₁(t)确定各级平均比例耦合因子ω_k。