下載本文檔
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
帶粘彈減擺器旋翼氣彈穩(wěn)定性試驗方法研究
帶粘彈減擺器阻尼識別方法的選擇現(xiàn)代的自動測光系統(tǒng)通常使用自適應(yīng)殘疾誤差調(diào)理裝置,以避免空氣動力學(xué)的發(fā)生。粘彈減擺器既提供擺振阻尼也提供擺振剛度,由于旋翼的復(fù)雜性,氣彈穩(wěn)定性試驗的測量信號中存在很大的噪聲干擾,同時旋翼每轉(zhuǎn)一次的氣動力也激勵擺振運動,造成測量信號的衰減阻尼大、頻率成分密集及信噪比差,所以需要尋求能適合分析帶粘彈減擺器旋翼動力學(xué)相似模型氣彈穩(wěn)定性試驗的阻尼識別方法。本文通過數(shù)值仿真,比較不同信噪比、不同阻尼比及雙頻信號中的不同頻率差下,應(yīng)用FSMB法、HT法和FFT-MB法識別阻尼的精度,并用上述三種方法對帶粘彈減擺器鉸接式旋翼動力學(xué)相似模型氣彈穩(wěn)定性試驗進行穩(wěn)定性分析。1動態(tài)頻率標準線性單自由度系統(tǒng)的自由衰減響應(yīng)為x(t)=Ae?ζΩtsin(Ωdt+?)(1)x(t)=Ae-ζΩtsin(Ωdt+?)(1)式中ζ為阻尼比,Ω為系統(tǒng)固有頻率,Ωd=Ω1?ζ2?????√Ωd=Ω1-ζ2為自然頻率,A為幅值,ue001φ為初始相位。1.1信號段衰減率對數(shù)衰減率法識別阻尼比的原理是以信號一個自然周期相鄰兩個振幅之比的自然對數(shù)計算振幅對數(shù)衰減率,然后對整個信號段內(nèi)的所有衰減率取平均得到阻尼比1nlnA1An+1=1nlnAe?ζΩtAe?ζΩ(t+nTd)=1nζΩTdn=2πζ1?ζ2√(2)1nlnA1An+1=1nlnAe-ζΩtAe-ζΩ(t+nΤd)=1nζΩΤdn=2πζ1-ζ2(2)1.2擬合直線斜率kFFT-MB法是根據(jù)所選矩形窗的長度,對窗內(nèi)的信號做FFT計算,依據(jù)計算點依次得到每次計算中自然頻率所對應(yīng)的幅值并取自然對數(shù),得到對數(shù)幅值隨時間的變化曲線,對該曲線進行線性擬合,得到擬合直線的斜率K,它與模態(tài)阻尼比成正比ζ=?K/Ωd(3)ζ=-Κ/Ωd(3)1.3基于lms法的信號估計算法基于傅立葉級數(shù)移動矩形窗(FSMB)法是通過計算信號NC個周期的傅立葉級數(shù)來近似表達tk時刻瞬時幅值。其中周期Tc=2πΩdΤc=2πΩd。令式(1)表示的響應(yīng)在tk時刻的傅立葉級數(shù)?????????????????????????A1(tk)=ΩdπNc∫tktk+2πNcΩdx(t)cos(Ωdt)dtB1(tk)=ΩdπNc∫tktk+2πNcΩdx(t)sin(Ωdt)dt(4){A1(tk)=ΩdπΝc∫tktk+2πΝcΩdx(t)cos(Ωdt)dtB1(tk)=ΩdπΝc∫tktk+2πΝcΩdx(t)sin(Ωdt)dt(4)定義tk時刻的瞬時幅值a(tk)=A1(tk)2+B1(tk)2??????????????√(5)a(tk)=A1(tk)2+B1(tk)2(5)連接每時刻瞬時幅值即獲得該信號的包絡(luò)線,最后以線性阻尼系統(tǒng)響應(yīng)包絡(luò)線方程為模型,應(yīng)用最小二乘法(LMS法)估計曲線參數(shù),定義LMS參數(shù)估計目標函數(shù)J(ζ),則ζˉ=minJ(ζ)=min[Lna(tk)?Lnaˉ(tk)]2(6)ζˉ=minJ(ζ)=min[Lna(tk)-Lnaˉ(tk)]2(6)式中aˉ(tk)aˉ(tk)為采用LMS法估計參數(shù)重構(gòu)的包絡(luò)線。從而得到使目標函數(shù)最小的阻尼比。1.4仿真信號估計函數(shù)定義函數(shù)x(t)的定義域-∝<x<∝,則x(t)的Hilbert變換xˉ(t)xˉ(t)為xˉ(t)=H[x(t)]=∫?∞∞x(u)π(t?u)du(7)xˉ(t)=Η[x(t)]=∫-∞∞x(u)π(t-u)du(7)式中H為Hilbert變換算子。Hilbert變換可以看成積分濾波器,該濾波器僅僅改變信號的相位,而不改變信號的幅值。因此式(1)的HT變換xˉ(t)=Ae?ζtsin(wdt+φ+90)=Ae?ζΩtcos(Ωdt+φ)(8)xˉ(t)=Ae-ζtsin(wdt+φ+90)=Ae-ζΩtcos(Ωdt+φ)(8)HT法tk時刻的瞬時幅值a(tk)=x2(tk)+xˉ2(tk)????????????√(9)a(tk)=x2(tk)+xˉ2(tk)(9)HT法描述了信號瞬時變化特征,所以適合處理非線性及非平穩(wěn)等具有明顯瞬時變化特征的信號。定義LMS法估計函數(shù)J(ζ)描述包絡(luò)線擬合準則minJ(ζ)=min[Lna(tk)?Lnaˉ(tk)]2(10)minJ(ζ)=min[Lna(tk)-Lnaˉ(tk)]2(10)式中a(tk)為采用LMS法擬合參數(shù)所重構(gòu)的曲線。從而得到使目標函數(shù)最小的阻尼比。式(1)描述的單自由度振動系統(tǒng)的自由衰減響應(yīng),構(gòu)造仿真參數(shù):ζ=0.02,Ω=18πrad/s,初始位移A=10,ue001φ=π/3,同時,在信號中加入5%高斯白噪聲。仿真采樣頻率fs=256Hz,采樣時間為0~3s。應(yīng)用FSMB法和HT法識別響應(yīng)的包絡(luò)線,并進行包絡(luò)線重構(gòu),如圖1。從圖中可以看出,FSMB法得到的包絡(luò)線波動比較小,HT法得到的包絡(luò)線波動比較明顯。主要原因是FSMB法中的瞬時幅值是通過傅立葉級數(shù)展開得到的,抑制了噪聲的影響。HT法只使信號相位滯后90°,不改變幅值,因此包絡(luò)線波動明顯。FSMB/LMS與HT/LMS重構(gòu)的曲線與整個信號包絡(luò)線吻合較好。2氣動載荷參數(shù)對阻尼識別精度的影響包絡(luò)線質(zhì)量的好壞直接影響阻尼識別的精度。在直升機旋翼動力學(xué)相似模型相關(guān)試驗中,噪聲、每轉(zhuǎn)一次旋翼信號或其它旋翼臺傳動系統(tǒng)的固有系統(tǒng)模態(tài)等,都可能使信號的包絡(luò)線產(chǎn)生較大的波動,下面將分析這些參數(shù)對阻尼識別精度的影響。2.1噪聲干擾下的阻尼比仿真噪聲一直是影響模態(tài)參數(shù)識別精度的主要干擾之一。假設(shè)仿真算例的自由振動響應(yīng)如式(1),其中的仿真參數(shù):ζ=0.02,Ω=18πrad/s,初始位移A=10,初始相位ue001φ=π/3,采樣頻率為256Hz。應(yīng)用FSMB法和HT法對不同噪聲仿真條件下的響應(yīng)進行阻尼比識別,同時對比FFT-MB法和對數(shù)衰減率法識別結(jié)果,如表1。結(jié)果表明,上述方法識別精度均隨著噪聲水平的增大而降低;FSMB法可以識別較大噪聲(20%左右)干擾下的阻尼比;FFT-MB法識別精度與HT/LMS法基本一致,但對數(shù)衰減率法在較大噪聲下識別精度較低。2.2fft/lms法和對數(shù)衰減率法的識別實驗由于旋翼系統(tǒng)布置粘彈減擺器,擺振模態(tài)阻尼比較大。針對旋翼模型氣彈穩(wěn)定性試驗中可能出現(xiàn)的大阻尼比情況進行討論。仿真算例的自由振動響應(yīng)如式(1),其中的仿真參數(shù):Ω=18πrad/s,初始位移A=10,初始相位ue001φ=π/3,采樣頻率為256Hz,同時仿真信號中含5%的隨機白噪聲干擾。改變響應(yīng)方程(1)中的阻尼比ζ,應(yīng)用FSMB法和HT法進行不同阻尼比的識別,同時與FFT-MB法和對數(shù)衰減率法的識別結(jié)果進行對比,如表2。隨著阻尼比的增大,FSMB/LMS法,HT/LMS法和FFT-MB法及對數(shù)衰減率法的識別精度均降低;但FSMB/LMS法和HT/LMS法的識別精度高于FFT-MB法和對數(shù)衰減率法。2.3擺振模態(tài)阻尼比仿真直升機旋翼動力學(xué)相似模型試驗中,由于粘彈減擺器在提供阻尼的同時,也提供剛度,使得擺振頻率與旋翼旋轉(zhuǎn)頻率較接近,從而使響應(yīng)信號包絡(luò)線較復(fù)雜,影響擺振模態(tài)阻尼比的識別。下面進行直升機旋翼動力學(xué)相似模型的試驗信號仿真分析。其中仿真算例的響應(yīng)方程如下x(t)=Ylage?ζΩlagtcos(Ωlagt+Δθ)+Y1/revcos(Ωt)(11)x(t)=Ylage-ζΩlagtcos(Ωlagt+Δθ)+Y1/revcos(Ωt)(11)式中Ylag為擺振初始位移,ζ為擺振阻尼比,Ωlag為擺振一階固有頻率,Ω為旋翼轉(zhuǎn)速頻率,Y1/rev是旋翼每轉(zhuǎn)一次外激勵氣動力產(chǎn)生的外擾振幅,其中Y1/rev/Ylag的比值選擇為0.3。Ωlag=18πrad/s,初始相位Δθ=0,擺振阻尼比ζ=0.05。改變仿真參數(shù)Ω,使得Ωlag與Ω頻率差Δf不同,分別應(yīng)用FSMB/LMS法、HT/LMS法識別其中的擺振模態(tài)阻尼比,如表3。當Δf>0.5Hz,應(yīng)用FSMB/LMS法,HT/LMS法和FFT-MB法識別效果都較好;但是隨著Δf的降低(Δf<0.5Hz),FFT-MB法對擺振阻尼比的識別精度急劇降低,而FSMB/LMS法和HT/LMS仍有較高的識別精度。3帶粘彈減擺器的擺振試驗開展帶粘彈減擺器鉸接式旋翼動力相似模型氣彈穩(wěn)定性試驗在國內(nèi)屬首次,國外亦少見,具有相當難度。該試驗是在旋翼動力學(xué)國家級重點實驗室2m直徑旋翼模型試驗臺上進行,試驗的目的是為了驗證懸停狀態(tài)下帶粘彈減擺器旋翼系統(tǒng)的氣彈穩(wěn)定性。粘彈減擺器是由硅橡膠制成,布置于垂直鉸處(如圖7);槳葉模型由復(fù)合材料制成,并根據(jù)Froude數(shù)進行縮比模型設(shè)計;槳轂的水平鉸和垂直鉸相重合。旋翼系統(tǒng)相關(guān)特性參數(shù)見表4。試驗中,通過伺服液壓控制器控制液壓作動筒實現(xiàn)對自動傾斜器不旋轉(zhuǎn)環(huán)的周期激振,傳到旋轉(zhuǎn)環(huán)上的頻率為激振頻率加或減旋翼旋轉(zhuǎn)頻率,激振力通過旋轉(zhuǎn)環(huán)變距拉桿傳至槳葉,使槳葉槳距角產(chǎn)生周期變化,從而激起相同頻率成分的氣動力,激起槳葉的揮舞運動,通過由揮舞引起的擺振方向的哥氏力來激起槳葉擺振運動。試驗原理見圖5。槳葉擺振運動主要是由揮舞引起的擺振方向的哥氏力引起的,帶粘彈減擺器的鉸接式旋翼系統(tǒng),槳葉雖有一定的彈性變形但基本上可以看成是剛性的,槳葉上的弦向彎曲應(yīng)變量比較小,所以傳統(tǒng)的在槳葉根部貼應(yīng)變片來測量擺振信號,所得到的信號比較弱,而且信噪比較差;同時,為了消除揮舞/擺振結(jié)構(gòu)耦合,要針對特定槳葉進行貼片位置的選擇,工作量比較大。為此,針對帶粘彈減擺器鉸接式模型旋翼(如圖6所示),專門設(shè)計了與之匹配的角位移傳感器(如圖7所示),用以測量擺振響應(yīng)。試驗中,通過液壓作動器以3~19Hz掃頻激振,對測量信號進行頻譜分析,得到不同轉(zhuǎn)速下的擺振一階固有頻率,然后在此頻率下進行定頻激振。試驗中發(fā)現(xiàn),在不旋轉(zhuǎn)坐標系下以擺振后退型定頻激振更能顯著地激起擺振運動。試驗狀態(tài)如表5。圖8為角位移傳感器采集到的3度總距下定頻激振的擺振響應(yīng),測量信號有較好的信噪比。圖9為截取的自由衰減響應(yīng)段的頻譜分析。圖10與圖11是分別用FSMB/LMS、HT/LMS和FFT-MB的識別結(jié)果(分別為14.844%,11.496%,11.6456%),由于測量擺振響應(yīng)信號的信噪比較好,三種方法識別出的阻尼大體相近;從FFT-MB識別的結(jié)果可以看出,阻尼是非線性的;由于三種方法識別出的阻尼均較大,初步分析原因可能是由于該模型旋翼粘彈減擺器的夾持件比較緊,結(jié)構(gòu)阻尼中除了有減擺器的粘彈阻尼外,還存在一定的摩擦阻尼。表6為各個試驗狀態(tài)的阻尼比識別結(jié)果。一階擺振阻尼比均隨總距角的增加而增大,主要原因是隨著總距角的增加,由氣動升力貢獻的氣動阻尼增加,同時粘彈減擺器夾持件之間的正壓力增大,摩擦力增加,摩擦阻尼增加。HT法與FSMB法的識別結(jié)果相近,而FFT-MB法識別出的阻尼比差別較大。隨著總距變化,槳葉的一階擺振固有頻率也發(fā)生改變,試驗時采用的是相同的激振頻率,所以出現(xiàn)前文中的頻率接近情況,在此情況下,FSMB識別精度高,FFT-MB的識別精度降低,所以產(chǎn)生較大誤差。4擺振響應(yīng)信號的采樣研究了帶有粘彈減擺器旋翼系統(tǒng)的氣彈穩(wěn)定性試驗中的阻尼識別技術(shù),進行了參數(shù)影響分析,并進行了帶粘彈減擺器鉸接式旋翼模型系統(tǒng)氣彈穩(wěn)定性試驗研究,得到以下結(jié)論:(1)若瞬態(tài)響應(yīng)衰減信
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024年車主與專職司機勞務(wù)合作合同一
- 2025年度環(huán)保型燃料研發(fā)生產(chǎn)銷售合同3篇
- 2024年金融數(shù)據(jù)分析軟件購買與風(fēng)險控制服務(wù)合同范本2篇
- 互聯(lián)網(wǎng)金融項目融資協(xié)議
- 二零二五年度技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同:生物制藥配方2篇
- 國有土地租賃合同
- 2024年簡化版:股權(quán)交易合同書
- 二零二五年度房地產(chǎn)開發(fā)商墊資服務(wù)協(xié)議
- 2024年游泳池設(shè)備與周邊配套設(shè)施建設(shè)協(xié)議版B版
- 健身俱樂部會員健康免責(zé)協(xié)議書
- 閱讀理解(專項訓(xùn)練)-2024-2025學(xué)年湘少版英語六年級上冊
- 民用無人駕駛航空器產(chǎn)品標識要求
- 中國音樂史與名作賞析智慧樹知到期末考試答案章節(jié)答案2024年山東師范大學(xué)
- 傷口護理小組工作總結(jié)共34張課件
- 小學(xué)科學(xué)教育科學(xué)四年級上冊運動和力《運動與摩擦力》說課稿修
- 區(qū)域地質(zhì)及礦區(qū)地質(zhì)圖清繪規(guī)程
- 10套深藍色商務(wù)醫(yī)院科室組織架構(gòu)PPT圖表合集
- DB44∕T 1784-2015 木本園林植物修剪技術(shù)規(guī)程
- 青年心理學(xué)第六講(人際關(guān)系與溝通)
- 核醫(yī)學(xué)科PDCA案例
- ABB斷路器參數(shù)調(diào)試講義
評論
0/150
提交評論