CN113553661B - 获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可读存储介质，其中所述方法包括：对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心位置。采用本申请，能有效解决现有技术中存在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天领域，尤其涉及一种获取火箭推进剂晃动参数的方法 及计算机可读存储介质。
背景技术
火箭在飞行过程中，箭体受到发动机变化的推力、飞行中遇到的风切变、 阵风及控制系统指令引起的运动，会激起贮箱中推进剂的晃动。推进剂的晃动 可能引起箭体的诸多不稳定性，严重地可使火箭飞行失控。为解决上述问题， 通常可在贮箱内布置防晃板，从而对晃动进行抑制。其中，推进剂的液体晃动 对箭体稳定性的影响通过晃动(特性)参数来传递或体现。
目前，晃动参数的获取方法通常采用理论公式计算，其主要基于势流理论， 对无防晃板的光壁贮箱内推进剂的晃动过程进行公式建立及计算。在实践中发 现，当防晃板和贮箱的结构比较复杂时，采用理论公式计算所得的晃动参数的 精度较低，会影响后续火箭发射过程中的姿态控制。
发明内容
本申请实施例通过提供一种获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可 读存储介质，解决了现有技术中利用理论公式计算晃动参数导致的精度较低， 影响火箭的精准控制等问题，有利于提升晃动参数获取的精确性。
一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供一种获取火箭推进剂晃动参 数的方法，所述方法包括：
对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃 动力矩时域数据；
对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率，n为正 整数；
对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行 对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心 位置。
可选地，所述对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶 晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃 动质量的质心位置具体包括：
将所述推进剂的液体晃动状况等效为n个有阻尼的弹簧振子模型，建立所 述弹簧振子模型对应的振动方程，并求解所述振动方程的水平位移通解；
根据所述水平位移通解及所述n阶晃动频率建立第一晃动拟合方程，并采 用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一拟合曲线， 使得所述第一拟合曲线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动 阻尼；
根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法 对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得所述第二拟合曲 线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动质量；
根据所述水平位移通解、所述n阶晃动频率、所述n阶晃动阻尼及所述n 阶晃动质量建立第三晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力矩 时域数据进行曲线拟合得到第三拟合曲线，使得所述第三拟合曲线与仿真的所 述晃动力矩时域数据匹配，从而得到所述n阶晃动质量的质心位置。
可选地，所述根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程具体包括：
对所述水平位移通解进行二阶求导，得到所述弹簧振子模型的加速度时域 方程；
利用牛顿第二定律对所述加速度时域方程建立所述n阶晃动质量与所述晃 动力时域数据的第二晃动拟合方程。
可选地，所述弹簧振子模型对应的振动方程为：
所述水平位移通解为：
其中，mn为所述n阶晃动质量，K为预设的刚度矩阵，C为预设的阻尼矩 阵，xn为N阶弹簧振子相对于平衡位置的水平位移；ζn为所述n阶晃动阻尼， ωn为所述n阶晃动频率，
为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始 相位，Δx为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始水平位移，v为预 设的初始运动速度。
可选地，若所述激励为初始速度激励，则
Δx＝0；
若所述激励为初始波高激励，则
其中，R为所述火箭贮箱的半径，ξmn为预设的贝塞尔系数，β为所述初始 波高的高度，hd为所述推进剂的等效液高。
可选地，所述等效液高hd为：
其中，G为所述推进剂的质量，ρ为所述推进剂的密度，R'为所述推进剂 当前液面处的半径。
可选地，所述第一晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，An为n阶预设系数。
可选地，所述第二晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，t为晃动时间。
可选地，所述第三晃动拟合方程为：
其中，Mn为拟合所得的晃动力矩时域数据，hn为所述n阶晃动质量各自对 应的质心位置，nz为所述推进剂的轴向过载，g为预设的重力比例系数。
另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供一种终端，所述终端包括 处理器、存储器、通信接口和总线；所述处理器、所述存储器和所述通信接口 通过所述总线连接并完成相互间的通信；所述存储器存储可执行程序代码；所 述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行 程序代码对应的程序，以用于如上所提供的一种获取火箭推进剂晃动参数的方 法。
另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供另一种终端，所述终端包 括：计算模块、变换模块及处理模块，其中：
所述计算模块，用于对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到 晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；
所述变换模块，用于对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n 阶晃动频率，n为正整数；
所述处理模块，用于对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所 述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的 n阶晃动质量的质心位置。
关于本申请实施例所介绍的终端可具体参照前述所述获取火箭推进剂晃 动参数的方法实施例中的相关介绍，这里不再赘述。
另一方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质存储了计算设备所执行的用于获取晃动参数的程序代码。所述程序代码包 括用于执行如上所述获取火箭推进剂晃动参数的方法的指令。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优 点：终端通过获取火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时 域数据和晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得 到n阶晃动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶 晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃 动质量的质心位置。这样能够通过晃真模仿或试验对晃动过程进行研究，在对 其结果进行分析处理从而得出较为精确的晃动参数，能有效解决现有技术中存 在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种获取火箭推进剂晃动参数的方法的流程示 意图。
图2是本申请实施例提供的一种等效的弹簧振子模型示意图。
图3是本申请实施例提供的一种方程拟合曲线与晃动力时域数据匹配的示 意图。
图4是本申请实施例提供的一种方程拟合曲线与晃动力矩时域数据匹配的 示意图。
图5是本申请实施例提供的一种终端的结构示意图。
图6是本申请实施例提供的另一种终端的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种获取火箭推进剂晃动参数的方法及计算机可 读存储介质，解决了现有技术中存在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭 的精准控制等技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：对火箭贮 箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数 据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换得到n阶晃动频率，最后对所 述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行相应晃动 方程的建立和曲线拟合匹配，得到所述n阶晃动质量各自的质心位置。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方 式对上述技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关 系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时 存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后 关联对象是一种“或”的关系。
请参见图1，是本申请实施例提供的一种获取火箭推进剂晃动参数的方法 的流程示意图。如图1所示的方法包括如下实施步骤：
S101、对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到推进剂的晃动 力时域数据和晃动力矩时域数据。
本申请终端可先对带有非对称扇形防晃板的贮箱柱段内推进剂的液体晃 动进行仿真计算，使用初始激励获得沿着激励方向上推进剂的晃动力时域数据， 以及在垂直于激励方向上的晃动力矩时域数据。其中，激励可分为初始速度激 励或初始波高激励，具体在下文详述。
S102、对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率。
本申请可对获取的所述晃动力时域数据进行n阶快速傅里叶变换，以得到 n阶晃动频率ωn。在实际应用中，推进剂晃动主要关心一阶频率，因此本申请 可优先分析一阶晃动频率ω。
S103、对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩数据及所述n阶晃动频率进 行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述n阶晃动质量各自的质心位 置。便于后续基于晃动质量的质心位置调整火箭的飞行姿态，以保证火箭的安 全飞行。
在一具体实施例中，本申请可建立推进剂晃动的弹簧振子模型并求出其水 平位移通解。具体低，在贮箱推进剂受初始激励后，其自由晃动过程可等效为 n个有阻尼的弹簧振子模型，其对应的振动方程为如下公式(1)所示：
其中，mn为所述n阶晃动质量，K为预设的刚度矩阵，C为预设的阻尼矩 阵，xn为N阶弹簧振子相对于平衡位置的水平位移(也可称为横向位移)。在 实际应用中，K和C具体可为对晃动力时域数据进行曲线仿真计算获得的参数， 本申请不做限定。请参见图2示出一种晃动等效的弹簧振子模型的结构示意图， 如图2中，kncn表示弹簧参数，mn表示推进剂的n阶晃动质量。
弹簧振子模型的水平位移通解为如下公式(2)所示：
其中，ζn为n阶晃动阻尼，ωn为所述n阶晃动频率，
为在初始激励作用 下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始相位，Δx为在初始激励作用下所述火箭贮 箱中推进剂晃动的初始水平位移，v为预设的初始运动速度。在初始速度激励 下
在初始波高激励下
进一步地，终端可根据水平位移通解和获得的n阶晃动频率建立第一晃动 拟合方程。并采用非线性最小二乘法对晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一 拟合曲线，使得仿真所得的晃动力时域数据与拟合所得的晃动力数据曲线(即 第一拟合曲线)匹配，从而对应得到n阶晃动阻尼。具体地，本申请可采用水 平位移通解形式对晃动力时域数据进行拟合方程建立，其对应的第一晃动拟合 方程为如下公式(3)所示：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，An为n阶预设系数，ωn为所述n 阶晃动频率，t为时间，
为初始相位。
采用非线性最小二乘法对晃动力时域数据进行拟合后，通过改变系数An和 晃动阻尼ζn的初值，使得拟合方程曲线和仿真所得的晃动力时域数据曲线匹配， 具体可参见图3所示，从而获得n阶晃动阻尼ζn。在实际应用中，非线性最小 二乘法的曲线拟合匹配方法具体可为：设定f(xk,θ)为非线性系统的拟合方程， 为输入参数、θ为拟合参数。原始数据为(xk,yk)，令
在给定 θ的初始值后遍历数据求出该θ值下的Q，根据一定的迭代算法改变θ，重新遍 历数据获得新的Q，如此循环直到找到使得Q最小的θ，此时的θ即为最终拟合 出的参数。换句话说，拟合曲线的思想是在建立拟合方程后，给出目标参数初 始θ和其他确定参数带入拟合方程即可求得拟合出的晃动力(或力矩)曲线。 进一步再利用非线性最小二乘法迭代出一个最佳的目标参数，使得拟合曲线与 仿真的时域曲线最佳匹配，此时该最佳目标参数即为所求的晃动参数。
当推进剂晃动仅关注一阶阻尼时，上述公式(3)可变更为如下公式(3’)：
F＝Ae-ζωt sin(ωt) 公式(3’)
进一步地，本申请还可根据水平位移通解建立第二晃动拟合方程。并采用 非线性最小二乘法对晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得晃 动力拟合曲线(即第二拟合曲线)与仿真的晃动力时域数据匹配，从而得到n 阶晃动质量。具体地，本申请可对水平位移通解进行二阶求导，得到弹簧振子 模型的加速度时域方程，再利用牛顿第二定律引入n阶晃动质量，以建立n阶 晃动质量和晃动力时域数据的第二晃动拟合方程，其具体如下公式(4)所示：
其中，Δx为初始水平位移。当初始激励为初始速率激励时Δx＝0，当初始 激励为初始波高激励时，Δx可通过初试波高激励进行换算而得，其具体如下公 式(5)所示：
其中，R为所述火箭贮箱的半径，ξmn为预设的贝塞尔系数。可选的，针对 不分隔的贮箱而言，ξmn可近似取值为1.1844。β为所述初始波高的高度，hd为 所述推进剂的等效液高。hd的具体计算如下公式(6)所示：
其中，G为所述推进剂的质量，ρ为所述推进剂的密度，R'为所述推进剂 当前液面处的半径。
采用非线性最小二乘法对晃动力时域数据进行曲线拟合，通过改变晃动质 量mn的初始值，使得拟合方程曲线和仿真所得的晃动力时域数据拟合曲线匹配， 从而获得n阶晃动质量mn。
进一步地，本申请还可根据水平位移通解、计算获得的n阶晃动频率、n 阶晃动阻尼及n阶晃动质量，来建立晃动力矩时域数据与晃动力时域数据的第 三晃动拟合方程。并采用非线性最小二乘法对晃动力矩时域数据进行曲线拟合 得到第三拟合曲线，使得晃动力矩拟合曲线(即第三拟合曲线)与仿真所得的 晃动力矩时域数据匹配，从而获得n阶晃动质量各自的质心位置hn。具体地， 本申请依据弹簧振子模型可获得垂直于激励方向上的晃动力矩表达式具体如 下公式(7)所示：
Mn＝mnnzgxn+Fnhn 公式(7)
当贮箱推进剂晃动仅关注一阶晃动力矩时，其上述公式(7)可变更为公 式(7’)：
M＝mnzgx+Fh 公式(7’)
其中，hn为所述n阶晃动质量各自对应的质心位置，nz为所述推进剂的轴 向过载，g为预设的重力比例系数，Mn为拟合所得的晃动力矩时域数据。
进而根据水平位移通解、n阶晃动频率、n阶晃动阻尼及n阶晃动质量， 可将上述公式(7)改写为如下第三晃动拟合方程公式(8)所示：
采用非线性最小二乘法对晃动力时域数据进行曲线拟合后，可通过改变晃 动质量的质心位置的初始值，使得晃动力数据拟合曲线与仿真的晃动力时域数 据匹配，具体可参见图4所示，从而获得n阶晃动质量的质心位置hn。便于后 续依据hn控制火箭的飞行姿态，进而保障火箭的安全飞行。
通过实施本申请，终端获取火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算， 得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅 里叶变换，得到n阶晃动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数 据及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推 进剂的n阶晃动质量的质心位置。这样能够通过晃真模仿或试验对晃动过程进 行研究，在对其结果进行分析处理从而得出较为精确的晃动参数，能有效解决 现有技术中存在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问 题。
基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种实施本申请实施例中所述 获取火箭推进剂晃动参数的方法的终端(也可称电子设备)。请参见图5，图5 为本发明实施例公开的一种终端的结构示意图。本实施例的终端500包括：至 少一个处理器501、通信接口502、用户接口503和存储器504，处理器501、 通信接口502、用户接口503和存储器504可通过总线或者其它方式连接，本 发明实施例以通过总线505连接为例。其中，
处理器501可以是通用处理器，例如中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。
通信接口502可以为有线接口(例如以太网接口)或无线接口(例如蜂窝 网络接口或使用无线局域网接口)，用于与其他终端或网站进行通信。用户接 口503具体可为触控面板，包括触摸屏和触控屏，用于检测触控面板上的操作 指令，用户接口503也可以是物理按键或者鼠标。用户接口503还可以为显示 屏，用于输出、显示图像或数据。
存储器504可以包括易失性存储器(Volatile Memory)，例如随机存取存储 器(Random Access Memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器 (Non-VolatileMemory)，例如只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、快闪 存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)；存储器504还可以包括上述种类的存储器的组合。存储器504 用于存储一组程序代码，处理器501用于调用存储器504中存储的程序代码， 执行如下操作：
对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃 动力矩时域数据；
对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率，n为正 整数；
对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行 对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心 位置。
可选地，所述对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶 晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃 动质量的质心位置具体包括：
将所述推进剂的液体晃动状况等效为n个有阻尼的弹簧振子模型，建立所 述弹簧振子模型对应的振动方程，并求解所述振动方程的水平位移通解；
根据所述水平位移通解及所述n阶晃动频率建立第一晃动拟合方程，并采 用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一拟合曲线， 使得所述第一拟合曲线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动 阻尼；
根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法 对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得所述第二拟合曲 线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动质量；
根据所述水平位移通解、所述n阶晃动频率、所述n阶晃动阻尼及所述n 阶晃动质量建立所述晃动力矩时域数据与所述晃动力时域数据的第三晃动拟 合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力矩时域数据进行曲线拟合得到 第三拟合曲线，使得所述第三拟合曲线与仿真的所述晃动力矩时域数据匹配， 从而得到所述n阶晃动质量的质心位置。
可选地，所述根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程具体包括：
对所述水平位移通解进行二阶求导，得到所述弹簧振子模型的加速度时域 方程；
利用牛顿第二定律对所述加速度时域方程建立所述n阶晃动质量与所述晃 动力时域数据的第二晃动拟合方程。
可选地，所述弹簧振子模型对应的振动方程为：
所述水平位移通解为：
其中，mn为所述n阶晃动质量，K为预设的刚度矩阵，C为预设的阻尼矩 阵，xn为N阶弹簧振子相对于平衡位置的水平位移；ζn为所述n阶晃动阻尼， ωn为所述n阶晃动频率，
为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始 相位，Δx为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始水平位移，v为预 设的初始运动速度。
可选地，若所述激励为初始速度激励，则
Δx＝0；
若所述激励为初始波高激励，则
其中，R为所述火箭贮箱的半径，ξmn为预设的贝塞尔系数，β为所述初始 波高的高度，hd为所述推进剂的等效液高。
可选地，所述等效液高hd为：
其中，G为所述推进剂的质量，ρ为所述推进剂的密度，R'为所述推进剂 当前液面处的半径。
可选地，所述第一晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，An为n阶预设系数。
可选地，所述第二晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，t为晃动时间。
可选地，所述第三晃动拟合方程为：
其中，hn为所述n阶晃动质量各自对应的质心位置，nz为所述推进剂的轴 向过载，g为预设的重力比例系数，Mn为拟合所得的晃动力矩时域数据。
通过实施本申请，终端获取火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算， 得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅 里叶变换，得到n阶晃动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数 据及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推 进剂的n阶晃动质量的质心位置。这样能够通过晃真模仿或试验对晃动过程进 行研究，在对其结果进行分析处理从而得出较为精确的晃动参数，能有效解决 现有技术中存在的晃动参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问 题。
请参见图6，是本申请实施例提供的另一种终端的结构示意图。如图6所 示的终端600包括：计算模块601、变换模块602及处理模块603，其中：
所述计算模块601，用于对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算， 得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；
所述变换模块602，用于对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得 到n阶晃动频率，n为正整数；
所述处理模块603，用于对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据 及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进 剂的n阶晃动质量的质心位置。
可选地，所述处理模块603具体用于：
将所述推进剂的液体晃动状况等效为n个有阻尼的弹簧振子模型，建立所 述弹簧振子模型对应的振动方程，并求解所述振动方程的水平位移通解，N为 正整数；
根据所述水平位移通解及所述n阶晃动频率建立第一晃动拟合方程，并采 用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一拟合曲线， 使得所述第一拟合曲线与仿真的所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动 阻尼；
根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法 对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得所述第二拟合曲 线与所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动质量；
根据所述水平位移通解、所述n阶晃动频率、所述n阶晃动阻尼及所述n 阶晃动质量建立第三晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力矩 时域数据进行曲线拟合得到第三拟合曲线，使得所述第三拟合曲线与所述晃动 力矩时域数据匹配，从而得到所述n阶晃动质量的质心位置。
可选地，所述处理模块603还具体用于：
对所述水平位移通解进行二阶求导，得到所述弹簧振子模型的加速度时域 方程；
利用牛顿第二定律对所述加速度时域方程建立所述n阶晃动质量与所述晃 动力时域数据的第二晃动拟合方程。
可选地，所述弹簧振子模型对应的振动方程为：
所述水平位移通解为：
其中，mn为所述n阶晃动质量，K为预设的刚度矩阵，C为预设的阻尼矩 阵，xn为N阶弹簧振子相对于平衡位置的水平位移；ζn为所述n阶晃动阻尼， ωn为所述n阶晃动频率，
为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始 相位，Δx为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始水平位移，v为预 设的初始运动速度。
可选地，若所述激励为初始速度激励，则
Δx＝0；
若所述激励为初始波高激励，则
其中，R为所述火箭贮箱的半径，ξmn为预设的贝塞尔系数，β为所述初始 波高的高度，hd为所述推进剂的等效液高。
可选地，所述等效液高hd为：
其中，G为所述推进剂的质量，ρ为所述推进剂的密度，R'为所述推进剂 当前液面处的半径。
可选地，所述第一晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，An为n阶预设系数。
可选地，所述第二晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，t为晃动时间。
可选地，所述第三晃动拟合方程为：
其中，hn为所述n阶晃动质量各自对应的质心位置，nz为所述推进剂的轴 向过载，g为预设的重力比例系数，Mn为拟合所得的晃动力矩时域数据。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存 储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的获取火箭推进剂晃动参 数的方法的部分或全部步骤。
由于本实施例所介绍的终端为实施本申请实施例中获取火箭推进剂晃动 参数的方法所采用的终端，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所 属技术人员能够了解本实施例的终端的具体实施方式以及其各种变化形式，所 以在此对于该终端如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域 所属技术人员实施本申请实施例中方法所采用的终端，都属于本申请所欲保护 的范围。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：终端 通过获取火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和 晃动力矩时域数据；对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃 动频率；对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率 进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的 质心位置。这样能够通过晃真模仿或试验对晃动过程进行研究，在对其结果进 行分析处理从而得出较为精确的晃动参数，能有效解决现有技术中存在的晃动 参数获取精度较低、进而影响火箭的精准控制等技术问题。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、终端、或计 算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包 含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一 个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种获取火箭推进剂晃动参数的方法，其特征在于，所述方法包括：
对火箭贮箱中推进剂的液体晃动进行仿真计算，得到晃动力时域数据和晃动力矩时域数据；
对所述晃动力时域数据进行n阶傅里叶变换，得到n阶晃动频率，n为正整数；
对所述晃动力时域数据、所述晃动力矩时域数据及所述n阶晃动频率进行对应晃动方程的建立及曲线拟合匹配，得到所述推进剂的n阶晃动质量的质心位置，其中包括：
将所述推进剂的液体晃动状况等效为n个有阻尼的弹簧振子模型，建立所述弹簧振子模型对应的振动方程，并求解所述振动方程的水平位移通解；
根据所述水平位移通解及所述n阶晃动频率建立第一晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第一拟合曲线，使得所述第一拟合曲线与所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动阻尼；
根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力时域数据进行曲线拟合得到第二拟合曲线，使得所述第二拟合曲线与所述晃动力时域数据匹配，从而得到n阶晃动质量；
根据所述水平位移通解、所述n阶晃动频率、所述n阶晃动阻尼及所述n阶晃动质量建立第三晃动拟合方程，并采用非线性最小二乘法对所述晃动力矩时域数据进行曲线拟合得到第三拟合曲线，使得所述第三拟合曲线与所述晃动力矩时域数据匹配，从而得到所述n阶晃动质量的质心位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述水平位移通解建立第二晃动拟合方程具体包括：
对所述水平位移通解进行二阶求导，得到所述弹簧振子模型的加速度时域方程；
利用牛顿第二定律对所述加速度时域方程建立所述n阶晃动质量与所述晃动力时域数据的第二晃动拟合方程。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述弹簧振子模型对应的振动方程为：
所述水平位移通解为：
其中，mn为所述n阶晃动质量，K为预设的刚度矩阵，C为预设的阻尼矩阵，xn为N阶弹簧振子相对于平衡位置的水平位移；ζn为所述n阶晃动阻尼，ωn为所述n阶晃动频率，
为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始相位，Δx为在激励作用下所述火箭贮箱中推进剂晃动的初始水平位移，v为预设的初始运动速度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
若所述激励为初始速度激励，则
Δx＝0；
若所述激励为初始波高激励，则
其中，R为所述火箭贮箱的半径，ξmn为预设的贝塞尔系数，β为所述初始波高的高度，hd为所述推进剂的等效液高。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述等效液高hd为：
其中，G为所述推进剂的质量，ρ为所述推进剂的密度，R'为所述推进剂当前液面处的半径。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，An为n阶预设系数。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二晃动拟合方程为：
其中，Fn为拟合所得的晃动力时域数据，t为晃动时间。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三晃动拟合方程为：
其中，Mn为拟合所得的晃动力矩时域数据，hn为所述n阶晃动质量各自对应的质心位置，nz为所述推进剂的轴向过载，g为预设的重力比例系数。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括计算机指令，当所述计算机指令在终端上运行时，使得所述终端执行如上权利要求1-8中任一项所述的获取火箭推进剂晃动参数的方法。
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