[发明专利]一种卫星高频颤振传递路径辨识方法

说明书

本发明公开了一种卫星高频颤振传递路径辨识方法，涉及机械系统振动噪声识别技术领域，确定离散化卫星系统Markov参数；根据所述离散化卫星系统Markov参数构建Hankel矩阵，并进行奇异值分解；利用奇异熵增量斜率法，获取卫星颤振传递路径子系统的有效阶次和传递函数；结合实际扰动力确定颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量。本发明采用OKID‑奇异熵增量斜率法对卫星高频颤振传递路径进行辨识，能实现各路径子系统的精确定阶，确定颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量；能对实验法不便应用的高精密装备进行传递路径分析，准确性高、抗噪性强且计算速度快。

技术领域

本发明涉及机械系统振动噪声识别技术领域，更具体的说是涉及一种卫星高频颤振传递路径辨识方法。

背景技术

卫星运行过程中，内部组件会产生高频颤振，振动频率在1Hz以上，频带宽、幅值小、衰减缓慢且易与卫星本身模态发生耦合，是影响高分辨率卫星指向精度和成像质量的主要因素。由于颤振源数量众多、各子系统部件之间存在耦合运动，使颤振源传递路径异常复杂，且每条路径上传递的颤振能量也不尽相同。若能求出每条传递路径对目标点的颤振贡献量，则可根据能量排序辨识出卫星颤振传递的主导路径，采取针对性减振措施改善其颤振，提高有效载荷稳定性。

传递路径分析方法主要有实验法和时域辨识仿真法。其中，实验法可通过锤击试验直接获取传递函数，结合工作载荷实现颤振贡献量分析，辨识出主导传递路径。但对于卫星类的高精密装备，锤击易使零件损伤，且实验设备难以安装。时域辨识仿真法是利用有限元结合时域辨识进行路径识别的方法，不受环境因素影响，是目前广泛应用的路径辨识方法。

时域辨识方法中基于观测器/Kalman滤波器的辨识方法(OKID算法)识别能力强，适合大型复杂结构的参数辨识，可用于随机强迫振动问题，获取规范的状态空间模型。但该方法在系统定阶时采用人为设置阈值，会产生定阶误差，因此如何解决OKID算法中存在的系统定阶问题，确定颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种卫星高频颤振传递路径辨识方法，实现了各路径子系统的精确定阶，确定颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量，准确性高、抗噪性强且计算速度快。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种卫星高频颤振传递路径辨识方法，其特征在于，确定离散化卫星系统Markov参数；根据所述离散化卫星系统Markov参数构建Hankel矩阵，并进行奇异值分解；利用奇异熵增量斜率法，获取卫星颤振传递路径子系统的有效阶次和传递函数；结合实际扰动力确定颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量。

上述的技术方案公开了本发明中卫星高频颤振传递路径辨识方法的具体步骤，识别卫星各颤振源沿传递路径对目标点的颤振贡献量，辨识出卫星颤振传递的主导路径，就可以采取有针对性的减振措施改善其颤振。

优选的，确定离散化卫星系统Markov参数，包括以下步骤：

建立离散化卫星系统状态空间方程，通过引入观测矩阵M获得观测方程，计算所述观测方程的Markov参数，通过建立观测Markov参数与离散化卫星系统Markov参数之间的关系，确定所述离散化卫星系统Markov参数。

优选的，根据所述离散化卫星系统Markov参数构建Hankel矩阵，并对Hankel矩阵H(0)进行奇异值分解，H(0)＝RΛS^T；

式中，奇异值矩阵Λ＝diag(σ₁ σ₂ … σ_r … 0 …)。

优选的，利用奇异熵增量斜率法，获取卫星颤振传递路径子系统的有效阶次n，包括：