[发明专利]一种火箭弹弹性振动频率在线辨识与抑制方法

说明书

本发明公开了一种火箭弹弹性振动频率在线辨识与抑制方法，首先利用滑动窗口傅里叶变换对速率陀螺或加速度计输出的信号进行时频分析，在关注的频带范围内实时辨识出弹性振动的频率；然后根据辨识结果针对性调整陷波滤波器的参数，使得陷波中心频率始终为弹性振动频率，从而获得较好的滤波效果。

技术领域

本发明属于导弹技术领域，具体涉及一种火箭弹弹性振动频率在线辨识与抑制方法。

背景技术

超远程火箭弹弹体低阶振动模态容易受到外界干扰的激励，产生较大的振动，严重时通过测量元件进入控制装置，为了避免弹性振动较大时导致弹体失控，通常需要设计过滤结构振型的陷波滤波器以削弱系统开环幅频特性在弯曲频率处的峰值。目前传统的方法是地面设计滤波参数，不具备实时精确滤波的能力。由于超远程火箭弹飞行空域范围大、马赫范围宽等因素导致弹性振动模态参数变化范围大，地面测试或计算得到的弹体弹性频率误差较大等原因，使得这种固定参数陷波滤波器难以适应。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种火箭弹弹性振动频率在线辨识与抑制方法，首先利用滑动窗口傅里叶变换对速率陀螺或加速度计输出的信号进行时频分析，在关注的频带范围内实时辨识出弹性振动的频率；然后根据辨识结果针对性调整陷波滤波器的参数，使得陷波中心频率始终为弹性振动频率，从而获得较好的滤波效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：

步骤1：振动频率辨识；

步骤1-1：滑动窗口离散傅里叶变换；

滑动窗口离散傅里叶变换算法具体如下：

在n-1时刻，滚动采样的到M个样本点为：，进行离散傅里叶变换DFT得到：

其中为频域索引，旋转因子；

在n时刻，滚动采样的到M个样本点为：，进行离散傅里叶变换得到：

其中

令，得到

根据旋转因子性质，综上得到n时刻第k个频率单元滑动窗口离散傅里叶变换的迭代计算公式：

步骤1-2：振动频率检测

针对弹体一弯进行频谱分析如下：

假设弹体的一弯频率范围为Hz，数据的采样频率为，对如下频率单元进行频谱分析：

其中表示取整；

当前时刻单个频谱单元的分析如下：

其中为第个频率单元的幅值，为第个频率单元所对应的频率，表示求取复数的绝对值；

计算所有关注的频谱单元的幅值后，进行比较，选择幅值最大的频谱单元对应的频率，即为最接近一弯振动的频率；

步骤2：陷波滤波器设计；

步骤2-1：采用双线性变换进行滤波器中心频率设计；

非线性变换：

其中为变换前频率，范围为，为非线性变换后的频率，范围为；T表示周期；

选择频域结构滤波器的中心频率为