[发明专利]一种基于解析模式分解的非线性晃动试验方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于解析模式分解的非线性晃动试验系统及方法，包括多普勒激光测振仪、支架、振动台水平滑台、数据采集设备、计算机、试验件、工装；所述试验件通过工装安装在振动台水平滑台，所述试验件用于盛装晃动试验液体，所述多普勒激光测振仪安装在支架上，且多普勒激光测振仪位于试验件的上方，所述多普勒激光测振仪经过数据采集设备与计算机数据连接。本发明采用基于解析模式分解的辨识方法可解决飞行器燃油储箱内添加极小密集“井”型隔板状态的自由晃动衰减振动这种强烈非线性问题，同时该方法对试验所获得的数据量要求也不那么苛刻，可以弥补晃动衰减响应数据量少的不足，从而得到这种非线性晃动响应的晃动频率及阻尼值。

技术领域

本发明涉及动力学试验及响应分析，具体地，涉及一种基于解析模式分解的非线性晃动试验方法及系统。

背景技术

液体晃动问题广泛存在于航空航天领域,关于液体晃动问题国内外学者做了大量的研究，但是晃动计算理论中的一些假设与实际情况有一定差距，而且理论计算的结果需要试验验证，因此液体晃动模态试验成为研究液体晃动问题的一种重要手段。当前无人驾驶飞行器工程研制过程中，储箱燃油晃动频率过低且时变，影响驾驶仪滤波器的设计，为了解决这个问题，可在该飞行器燃油储箱内添加极小密集“井”型隔板，提高燃油晃动频率且增大晃动阻尼，使得燃油晃动频率远离飞行器刚体姿态运动频率，且加快油箱内燃油晃动的衰减，但是这样会导致液面晃动难以激发且衰减较快，呈现强烈的非线性特征，衰减响应数据难以测试和分析。

在公开号为CN105928677A的中国发明专利申请文件中，公开了一种水箱结构液体晃动频率测试方法，主要是采用振动台对水箱结构进行激励，在液体内布置压力传感器，测试自由晃动阶段的水压力数据信息，并对数据进行FFT分析得到水箱液体晃动的低阶频率。对于这种液面宽度与液面深度比值较大的水箱容器，液面的晃动很容易激发出来，可采用常规正弦激励，而且其晃动频率一般较低，阻尼比小，衰减慢，是一个以线性晃动衰减为主的过程，可对其振动响应时间历程进行常规的FFT分析来获取频率及阻尼。但对于在飞行器燃油储箱内添加极小密集“井”型隔板的情况，液面晃动难以激发且衰减较快，呈现强烈的非线性特征，而且此时获得的响应数据样本也比较少，常规的FFT方法并不完全适用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于解析模式分解的非线性晃动试验方法及系统。

根据本发明提供的一种基于解析模式分解的非线性晃动试验系统，包括：多普勒激光测振仪、支架、振动台水平滑台、数据采集设备、计算机、试验件和工装；

所述试验件通过工装安装在振动台水平滑台，所述试验件用于盛装晃动试验液体，所述多普勒激光测振仪安装在支架上，且多普勒激光测振仪位于试验件的上方，所述多普勒激光测振仪经过数据采集设备与计算机数据连接。

优选的，所述多普勒激光测振仪采集液面的振动速度信号并将其转换成模拟电压信号，经过所述数据采集设备将模拟电压信号转换成数字电压信号，经过计算机对数字电压信号进行信号分析。

优选的，所述多普勒激光测振仪与试验件的间距设置为1米。

优选的，所述晃动试验液体包括水或航空煤油。

根据本发明提供的一种基于解析模式分解的非线性晃动试验方法，采用权利要求1所述的一种基于解析模式分解的非线性晃动试验系统，包括以下步骤：

步骤S1：加入晃动试验液体到试验件中；

步骤S2：让振动台水平滑台对试验件施加一定量级的阶跃激励，激励停止后晃动试验液体进入自由衰减晃动，多普勒激光测振仪采集整个过程中液面的非线性晃动响应数据；

步骤S3：取出步骤S2中采集得到的响应数据，采用解析模式分解方法对非线性晃动响应数据进行频率二分，得到一个高通信号和一个低通信号；