[发明专利]一种气动伺服弹性混合建模方法

权利要求书

1.一种气动伺服弹性混合建模方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

(1)选取N个测试点作为结构自由度，建立结构模型，进行全机地面共振试验，测量模态频率ω、模态振型Φ_h、模态阻尼C_hh、模态质量M_hh；

(2)根据测得的模态质量M_hh和模态频率ω求出模态刚度K_hh；

K_hh＝ω²M_hh

(3)根据试验模型在其结构自由度上建立控制面模态Φ_c；

(4)根据模态振型Φ_h与模态质量M_hh计算结构自由度上的质量M_g；

(5)根据模态振型Φ_h与控制面模态Φ_c以及质量M_g求解模态振型与控制面模态之间的耦合质量M_hc；

(6)建立结构运动方程：

式中ξ，δ分别表示广义结构位移与控制面偏转；

(7)根据试验得到的模态数据，利用流场求解器计算非定常气动力，并识别出广义气动力矩阵Q_h(s)；

式中Q_h＝[Q_hh Q_hc]，A_n＝[A_hhn A_hcn],n＝0,1,2，

E＝[E_h E_c]，L为参考长度，V为气流速度，s为拉普拉斯变量；

(8)利用拟合的广义气动力矩阵Q_h(s)得到广义气动力f_a：

式中q_∞表示来流动压，q为广义位移，q＝[ξ δ]^T，包括广义结构位移ξ和控制面偏转δ；

(9)取气动力状态变量：

转化到时域空间：

时域广义气动力可以写成：

(10)建立气动弹性运动方程：

(11)将气动弹性方程写成状态空间形式：

式中

(12)根据试验测得舵机的频响函数，得到舵机状态方程：

(13)由于x_act＝u_ae，被控对象的状态方程可以用下式表示：

式中

C_p＝[C_ae D_ae]，D_p＝0；

(14)考虑控制系统状态方程，可以由仿真模型得到：

(15)建立被控对象与控制系统的开环传递函数：

C_o＝[D_cC_p C_c]，

D_o＝D_cD_p；

(16)将状态空间方程转化为频响函数：

H(s)＝C_o(sI-A_o)^-1B_o+D_o

绘制Bode图与Nyquist图，可以进行稳定性分析与稳定裕度分析。