[发明专利]一种气动伺服弹性混合建模方法

说明书

本发明属于气动伺服弹性领域，涉及一种气动伺服弹性建模方法。通过试验数据建立结构模型，计算建立气动弹性运动模型和控制模型，客观上降低了模型自由度，提高了计算效率。

技术领域

本发明属于气动伺服弹性领域，涉及一种气动伺服弹性建模方法。

背景技术

对于带有伺服控制系统的飞机，气动伺服弹性稳定性问题是一项不可避免的问题。对于飞机首飞和飞机重大改型，都需要进行气动伺服弹性稳定性分析。

目前，主要通过计算机仿真来分析气动伺服弹性稳定性问题，而计算机仿真建模与飞机实际情况有着较大差异，因而主要是通过试验方法对仿真模型进行修正，但是模型修正难度比较大，而且修正结果也很难完全吻合。

发明内容

本发明的目的：为了解决仿真模型与真实飞机差异较大以及仿真模型难于修正的问题，通过对试验数据进行分析，建立试验模型，然后通过试验和仿真的混合模型来进行气动伺服弹性分析。

本发明的技术方案：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＝0,1,2E＝[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：