專利名稱：一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于動力學模型修正技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置。
背景技術(shù)：
空間飛行器的形狀不規(guī)則、部段間連接關(guān)系復雜，因此不能參照現(xiàn)有火箭簡化成離散的空間梁模型，需建立詳細的空間板殼模型，并模擬部段間傳力路線及連接剛度。在空間飛行器動特性模型修正時，待修正的參數(shù)較多，單憑經(jīng)驗很難 確定對頻率和振型等敏感的參數(shù)，因此手工模型修正工作量大，且很難取得理想的效果?，F(xiàn)有的火箭動特性模型修正工作是設(shè)計員根據(jù)工程經(jīng)驗、手工對結(jié)構(gòu)各部段的厚度、直徑、材料彈性模量、轉(zhuǎn)動慣量等質(zhì)量特性或剛度數(shù)據(jù)進行修改。并記錄每次調(diào)整的參數(shù)及計算結(jié)果的變化趨勢，最終修正出滿足優(yōu)化目標或地面試驗結(jié)果的火箭模型。由于往往憑借工程經(jīng)驗或手工修改，因此，現(xiàn)有技術(shù)對空間飛行器的動力學模型修正效率極低、效果不佳。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)對空間飛行器的動力學模型修正效率極低、效果不佳的問題，提供一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，包括模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊；模型和數(shù)據(jù)采集模塊分別與相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊連接；相關(guān)性計算模塊還與靈敏度計算模塊連接。如上所述的靈敏度計算模塊包括優(yōu)化目標獲取模塊和待修正參數(shù)獲取模塊；優(yōu)化目標獲取模塊與模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊和待修正參數(shù)獲取模塊連接；待修正參數(shù)獲取模塊還與模型修正模塊連接。如上所述的模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊均采用現(xiàn)有技術(shù)通過工控機、通用計算機或智能處理芯片實現(xiàn)。本實用新型的有益效果是本實用新型的裝置采用相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊，實現(xiàn)了對空間飛行器的動力學模型修正的快速、高效、準確修正，將設(shè)計員從簡單重復勞動中解脫出來，提高了工作效率。本實用新型的裝置也可適用于火箭的動特性模型修正、火箭或空間飛行器的結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化。

圖I是本實用新型的一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；[0012]圖2是圖I中靈敏度計算模塊的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置進行介紹如圖I所示，一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，包括模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊。模型和數(shù)據(jù)采集模塊分別與相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊連接，它采集待修正的空間飛行器動特性模型和空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)，并將采集到的空間飛行器動特性模型和空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)發(fā)送給相關(guān)性計算模塊和靈敏度計算模塊，將待修正的空間飛行器動特性模型發(fā)送給模型修正模塊。此處的試驗數(shù)據(jù)是對真實空間飛行器產(chǎn)品進行地面試驗得到的模態(tài)試驗數(shù)據(jù)，包括頻率、振型和阻尼數(shù)據(jù)，待修正的空間飛行器動特性模型是基于真實空間飛行器產(chǎn)品的質(zhì)量和剛度分布采用現(xiàn)有技術(shù)得到的有限元理論模型。采集待修正的空間飛行器動特性有限元模型和空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。相關(guān)性計算模塊還與靈敏度計算模塊連接，它根據(jù)第一步得到的空間飛行器動特性模型和空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)進行相關(guān)性計算，并根據(jù)相關(guān)性計算結(jié)果判斷有限元模型與試驗數(shù)據(jù)的相近程度，進而決定是否需要進行模型修正。若需要修正，則進一步確定空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)與空間飛行器動特性模型模態(tài)的階次對應關(guān)系，然后將上述對應關(guān)系發(fā)送給靈敏度計算模塊。在本實施例中，相關(guān)性計算模塊采用相關(guān)性準則進行相關(guān)性計算。此處的相關(guān)性準則包括頻率和振型相關(guān)性、模態(tài)置信度(MAC)、模態(tài)比例因子(MSF)以及模態(tài)正交性(EVO)。一般采用模態(tài)置信度進行相關(guān)性計算。采用相關(guān)性準則進行相關(guān)性計算可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。相關(guān)性計算模塊進行相關(guān)性計算得到模態(tài)置信度(MAC)，若當MAC < O. 8時，需要進行模型修正；否則，模型滿足要求，不需要進行模型修正。確定空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)與空間飛行器動特性模型的模態(tài)對應關(guān)系可采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。此處的模態(tài)是指待修正的空間飛行器動特性模型各階次的頻率、振型和阻尼。靈敏度計算模塊還與模型修正模塊連接。如圖2所示，靈敏度計算模塊包括優(yōu)化目標獲取模塊和待修正參數(shù)獲取模塊。優(yōu)化目標獲取模塊與模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊和待修正參數(shù)獲取模塊連接，它根據(jù)來自模型和數(shù)據(jù)采集模塊的待修正的空間飛行器動特性模型和空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)、來自相關(guān)性計算模塊的空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)與待修正的空間飛行器動特性模型模態(tài)階次的對應關(guān)系，確定待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)的優(yōu)化目標，并將得到的待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)的優(yōu)化目標發(fā)送給待修正參數(shù)獲取模塊。此處的優(yōu)化目標包括頻率、振型和質(zhì)量，該優(yōu)化目標可以是與上述階次對應的根據(jù)空間飛行器動特性試驗數(shù)據(jù)，也可以是預先存儲的目標值，根據(jù)實際需要確定。待修正參數(shù)獲取模塊還與模型修正模塊連接，它根據(jù)接收到的待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)的優(yōu)化目標計算優(yōu)化目標對待修正參數(shù)的變化梯度得到敏感程度數(shù)據(jù)，并將敏感程度數(shù)據(jù)由大到小排序，然后將其中前20%的數(shù)據(jù)對應的參數(shù)作為待修正參數(shù)發(fā)送給模型修正模塊。此處的待修正參數(shù)包括結(jié)構(gòu)質(zhì)量特性、靜力位移、固有頻率、振型和頻響函數(shù)等。靈敏度計算模塊將待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)的優(yōu)化目標和待修正的空間飛行器動特性模型的待修正參數(shù)發(fā)送給模型修正模塊連接。此處的靈敏度計算可以采用現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)。模型修正模塊根據(jù)接收到的待修正的空間飛行器動特性模型、待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)的優(yōu)化目標和待修正參數(shù)，對待修正的空間飛行器動特性模型進行修正，得到新空間飛行器的有限元模型。在本實施例中，模型修正模塊調(diào)整待修正的空間飛行器動特性模型的待修正參數(shù)，將待修正的空間飛行器動特性模型的模態(tài)計算結(jié)果與優(yōu)化目標相匹配，兩者的相對偏差小于預先設(shè)定的閾值時修正結(jié)束，得到新空間飛行器的有限元模型。閾值一般取5% -10%。此處的調(diào)整是指增大減小參數(shù)值，一般調(diào)整的幅度為正負10%。模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊均采用現(xiàn)有技術(shù)通過工控機、通用計算機或智能處理芯片實現(xiàn)。本實用新型的裝置采用相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊，實現(xiàn)了對空間飛行器的動力學模型修正的快速、高效、準確修正，將設(shè)計員從簡單重復勞動中解脫出來，提高了工作效率。本實用新型的裝置也可適用于火箭的動特性模型修正、火箭或空間飛行器的結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化。
權(quán)利要求1.ー種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，其特征在于包括模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊；模型和數(shù)據(jù)采集模塊分別與相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊連接；相關(guān)性計算模塊還與靈敏度計算模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，其特征在于所述的靈敏度計算模塊包括優(yōu)化目標獲取模塊和待修正參數(shù)獲取模塊；優(yōu)化目標獲取模塊與模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊和待修正參數(shù)獲取模塊連接；待修正參數(shù)獲取模塊還與模型修正模塊連接。
3 .根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的ー種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，其特征在干所述的模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊均采用現(xiàn)有技木通過エ控機、通用計算機或智能處理芯片實現(xiàn)。
專利摘要屬于動力學模型修正技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于空間飛行器的動力學模型修正裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)對空間飛行器的動力學模型修正效率極低、效果不佳的問題。它包括模型和數(shù)據(jù)采集模塊、相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊；模型和數(shù)據(jù)采集模塊分別與相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊連接；相關(guān)性計算模塊還與靈敏度計算模塊連接。本實用新型的裝置采用相關(guān)性計算模塊、靈敏度計算模塊和模型修正模塊，實現(xiàn)了對空間飛行器的動力學模型修正的快速、高效、準確修正，將設(shè)計員從簡單重復勞動中解脫出來，提高了工作效率。本實用新型的裝置也可適用于火箭的動特性模型修正、火箭或空間飛行器的結(jié)構(gòu)剛度優(yōu)化。
文檔編號G06F17/50GK202372981SQ20112041735
公開日2012年8月8日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者廉永正, 彭慧蓮, 徐慶紅, 朱禮文, 楊煒平, 林宏, 王明宇 申請人:中國運載火箭技術(shù)研究院, 北京宇航系統(tǒng)工程研究所