CN104635487A - 基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法 - Google Patents
基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104635487A CN104635487A CN201310547938.0A CN201310547938A CN104635487A CN 104635487 A CN104635487 A CN 104635487A CN 201310547938 A CN201310547938 A CN 201310547938A CN 104635487 A CN104635487 A CN 104635487A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- excitation signal
- aerodynamic
- moment
- beta
- aircraft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
本发明属于飞行试验设计技术领域,具体涉及一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法;本发明的目的是,针对现有技术不足,提供一种可以根据飞行器特点设计激励信号,分析和设计方法简便,能够保证运动模态的充分激发的基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法;步骤一,采集飞行器的转动惯量Jx1、转动惯量Jy1、惯性积Jx1y1、参考面积S及参考长度L;步骤二,采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数和步骤三,利用步骤一和步骤二所采集的数据,求出偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β;步骤四,根据偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β求出特征频率fc;步骤五,根据特征频率fc设计激励信号δe(t)。
Description
技术领域
本发明属于飞行试验设计技术领域,具体涉及一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法。
背景技术
气动力矩参数的辨识需要利用舵偏激励信号以实现需要的机动动作,如所示。激励信号设计效果直接影响着气动参数辨识的精度。
已有的激励信号设计方法往往基于仿真和优化,通过比较不同激励信号下的辨识结果,确定激励信号的参数。该类方法效果受仿真模型和算法影响,且应用起来比较复杂,不能方便地根据飞行器特性调整和设计激励信号。本文提出了一种基于飞行器频率特性分析的横侧向激励信号设计方法,可以针对飞行器特点设计激励信号,保证横侧向气动参数的可辨识性和辨识精度。
发明内容
本发明的目的是,针对现有技术不足,提供一种可以根据飞行器特点设计激励信号,分析和设计方法简便,能够保证运动模态的充分激发的基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法。
本发明的技术方案是:
一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法,包括以下步骤:
步骤一,采集飞行器的转动惯量Jx1、转动惯量Jy1、惯性积Jx1y1、参考面积S及参考长度L;
步骤二,采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数和
步骤三,利用步骤一和步骤二所采集的数据,求出偏航力矩梯度N′β和滚 转力矩梯度L′β,如公式(1)、(2)所示
步骤四,根据偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β求出特征频率fc,如公式(3)所示
步骤五,根据特征频率fc设计激励信号δe(t),所述激励信号δe(t)可以为偶极方波、“211”、“3211”和正弦组合;
当所述激励信号δe(t)为偶极方波时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“3211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)如下:
当所述激励信号δe(t)为正弦组合形式的激励信号时,获得激励信号 保证存在k(1≤k≤M),使得在[0.5fc,2fc]范围内。
所述Jx1和Jy1分别为飞行器绕x1轴和y1轴的转动惯量,Jx1y1为飞行器相对于x1轴和y1轴的惯性积;x1轴位于飞行器纵向对称面内,平行于底平面指向飞行器前方为正;y1轴位于飞行器纵向对称面内,垂直于x1轴指向飞行器上方为正。
所述为气动滚动力矩对侧滑角β的导数,为气动偏航力矩对侧滑角β的导数。
本发明的有益效果是:
可以有效设计出横侧向激励信号,得到准确的横侧向气动参数辨识结果。对本文方法进行了仿真实验。利用本文方法为某飞行器方向舵和差动舵设计了激励信号,将激励信号加入到仿真模型中,对仿真数据利用最小二乘方法辨识横侧向稳定性导数和控制导数,通过将辨识结果与气动参数真值比较,辨识结果是准确的。这表明本文方法的有效性。
具体实施方式
下面结合与实施例对本发明提出的一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法进行进一步的介绍:
一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法,包括以下步骤:
步骤一,采集飞行器的转动惯量Jx1、转动惯量Jy1、惯性积Jx1y1、参考面积S及参考长度L;
步骤二,采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数和
步骤三,利用步骤一和步骤二所采集的数据,求出偏航力矩梯度N′β和滚 转力矩梯度L′β,如公式(1)、(2)所示
步骤四,根据偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β求出特征频率fc,如公式(3)所示
步骤五,根据特征频率fc设计激励信号δe(t),所述激励信号δe(t)可以为偶极方波、“211”、“3211”和正弦组合;
当所述激励信号δe(t)为偶极方波时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“3211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)如下:
当所述激励信号δe(t)为正弦组合形式的激励信号时,获得激励信号 保证存在k(1≤k≤M),使得在[0.5fc,2fc]范围内。
所述Jx1和Jy1分别为飞行器绕x1轴和y1轴的转动惯量,Jx1y1为飞行器相对于x1轴和y1轴的惯性积;x1轴位于飞行器纵向对称面内,平行于底平面指向飞行器前方为正;y1轴位于飞行器纵向对称面内,垂直于x1轴指向飞行器上方为正。
所述为气动滚动力矩对侧滑角β的导数,为气动偏航力矩对侧滑角β的导数。
Claims (3)
1.一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一,采集飞行器的转动惯量Jx1、转动惯量Jy1、惯性积Jx1y1、参考面积S及参考长度L;
步骤二,采集待辨识飞行状态的攻角α、动压q以及气动力矩导数和
步骤三,利用步骤一和步骤二所采集的数据,求出偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β,如公式(1)、(2)所示
步骤四,根据偏航力矩梯度N′β和滚转力矩梯度L′β求出特征频率fc,如公式(3)所示
步骤五,根据特征频率fc设计激励信号δe(t),所述激励信号δe(t)可以为偶极方波、“211”、“3211”和正弦组合;
当所述激励信号δe(t)为偶极方波时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)为:
当所述激励信号δe(t)为“3211”形式的激励信号时,取T在范围内,获得激励信号δe(t)如下:
当所述激励信号δe(t)为正弦组合形式的激励信号时,获得激励信号保证存在k(1≤k≤M),使得在[0.5fc,2fc]范围内。
2.如权利要求1所述的一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法,其特征在于:所述Jx1和Jy1分别为飞行器绕x1轴和y1轴的转动惯量,Jx1y1为飞行器相对于x1轴和y1轴的惯性积;x1轴位于飞行器纵向对称面内,平行于底平面指向飞行器前方为正;y1轴位于飞行器纵向对称面内,垂直于x1轴指向飞行器上方为正。
3.如权利要求1所述的一种基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法,其特征在于:所述为气动滚动力矩对侧滑角β的导数,为气动偏航力矩对侧滑角β的导数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310547938.0A CN104635487A (zh) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | 基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310547938.0A CN104635487A (zh) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | 基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104635487A true CN104635487A (zh) | 2015-05-20 |
Family
ID=53214368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310547938.0A Pending CN104635487A (zh) | 2013-11-07 | 2013-11-07 | 基于气动辨识需求的横侧向激励信号设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104635487A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106853873A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-16 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 一种飞行器系统辨识激励信号切入和改出策略设计方法 |
| CN110209052A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-06 | 北京控制工程研究所 | 一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法 |
| CN119840858A (zh) * | 2024-12-23 | 2025-04-18 | 中国航空研究院 | 一种飞机气动参数辨识方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0306922A2 (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-15 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Control system for controlling revolution speed of electric motor |
| CN103592091A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-19 | 北京航空航天大学 | 飞行器舵面的颤振地面模拟测试系统和方法 |
| CN103676665A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种基于flism飞行仿真系统实现信号激励方法 |
-
2013
- 2013-11-07 CN CN201310547938.0A patent/CN104635487A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0306922A2 (en) * | 1987-09-08 | 1989-03-15 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Control system for controlling revolution speed of electric motor |
| CN103592091A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-19 | 北京航空航天大学 | 飞行器舵面的颤振地面模拟测试系统和方法 |
| CN103676665A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-26 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种基于flism飞行仿真系统实现信号激励方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张旭等: "有控飞行器气动参数辨识研究", 《飞行力学》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106853873A (zh) * | 2017-02-16 | 2017-06-16 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | 一种飞行器系统辨识激励信号切入和改出策略设计方法 |
| CN110209052A (zh) * | 2019-06-03 | 2019-09-06 | 北京控制工程研究所 | 一种面向挠性航天器模态参数在轨辨识激励信号设计方法 |
| CN119840858A (zh) * | 2024-12-23 | 2025-04-18 | 中国航空研究院 | 一种飞机气动参数辨识方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102680201B (zh) | 基于视频测量的抖振风洞试验方法 | |
| CN104318107B (zh) | 一种跨大气层飞行飞行器的高精度大气数据获取方法 | |
| CN105115692B (zh) | 一种cfd数值模拟与风洞试验相结合的气动预测方法 | |
| CN103471803B (zh) | 一种模型自由飞试验的气动参数确定方法 | |
| Laratro et al. | A discussion of wind turbine interaction and stall contributions to wind farm noise | |
| CN102591212B (zh) | 一种时变测量延迟输出信号飞行器纵向运动状态观测方法 | |
| Lei et al. | Numerical study of separation on the trailing edge of a symmetrical airfoil at a low Reynolds number | |
| CN102607639A (zh) | 基于bp神经网络的大攻角飞行状态下大气数据测量方法 | |
| CN103984237A (zh) | 基于运动状态综合识别的轴对称飞行器三通道自适应控制系统设计方法 | |
| CN105868535B (zh) | 风洞模型支杆抑振系统作动器布局优化方法 | |
| CN106354903A (zh) | 用于飞行器定常绕流数值求解的计算域外边界确定方法 | |
| Baeder et al. | OVERTURNS Simulation of S-76 Rotor in Hover | |
| CN116933400B (zh) | 一种耦合不确定度的气动力矩模型的构建方法 | |
| CN106093207A (zh) | 一种基于非线性无味卡尔曼滤波算法的兰姆波损伤定位方法 | |
| DeVoria et al. | A vortex model for forces and moments on low-aspect-ratio wings in side-slip with experimental validation | |
| CN107390187A (zh) | 基于混合高斯分布的杂波抑制方法 | |
| CN102636326A (zh) | 一种深水立管尾流振动试验方法 | |
| CN106372307A (zh) | 一种基于气动模型的民机气流角估计方法 | |
| CN105550383A (zh) | 一种非定常气动力测量试验系统的设计方法 | |
| CN106773782B (zh) | 一种气动伺服弹性混合建模方法 | |
| Lee et al. | Experimental study of rotational effect on stalling | |
| CN101976300B (zh) | 无人直升机高度通道辨识数据变权值融合方法 | |
| Van Den Berg et al. | The aerodynamic interaction between an inverted wing and a rotating wheel | |
| CN106843253B (zh) | 一种不规则多旋翼无人机悬停状态受力中心位置检测方法 | |
| Ishioka et al. | Coupled 6DoF motion and aerodynamics simulation of road vehicles in crosswind gusts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150520 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |