一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法技术

本发明专利技术涉及一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，该方法针对飞行器单条或多条打靶仿真轨迹，得到飞行器舵机的功率随时间变化曲线，根据所述变化曲线获得飞行器舵机峰值功率、飞行器舵机最大峰值功率持续时间、飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间、飞行器舵机峰值功率区间个数、飞行器舵机常值功率和飞行器舵机平均功率，该方法通过获得飞行器舵机功率相关指标，得到伺服系统在全任务周期中准确的功耗需求情况，为电源系统的设计提供可靠的设计输入。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，属于飞行器舵机电源设计

技术介绍
伺服系统是航空航天领域各类飞行器最重要的控制执行机构之一，作为一个高阶多变量的强耦合系统，在运行过程中存在大量的非线性因素、不确定因素及未建模动态特性等，导致建立精确的伺服系统动态数学模型非常困难，也因此难以据此精确计算出伺服系统的功耗需求，同时由于其具有功率大、负载波动大等特点，其功耗需求直接制约着全飞行器的电源系统设计。在传统型号设计中，对伺服系统的功耗需求计算通常采用工程经验估算的方法，即依据工程经验估算出伺服系统的工作效率，并结合标称设计飞行轨迹仿真中得到的舵机峰值功耗计算出对电源系统的峰值功耗需求，由此计算出的功耗不能准确反映伺服系统的实际工况，容易导致电源系统在缺乏准确设计输入的情况下过设计，对飞行器总体重量、体积指标的闭环造成不利影响。因此如何根据飞行器的飞行轨迹建立起科学、合理的功耗需求评估体系，对飞行器的总体设计至关重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，该方法通过获得飞行器舵机功率相关指标，得到伺服系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：针对飞行器单条打靶仿真轨迹，得到飞行器舵机的功率随时间变化曲线，根据所述变化曲线获得飞行器舵机峰值功率Qmax、飞行器舵机最大峰值功率持续时间tmax、飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间τmin、飞行器舵机峰值功率区间个数n0、飞行器舵机常值功率Q和飞行器舵机平均功率具体方法包括如下步骤：(1)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机峰值功率Qmax，具体方法为：将所述飞行轨迹触地前所有采样点的功率Qk按大小排序，取最大值作为飞行器舵机峰值功率Qmax，即(2)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机最大峰值功率持续...

【技术特征摘要】
1.一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：针对飞行器单条打靶仿真轨迹，得到飞行器舵机的功率随时间变化曲线，根据所述变化曲线获得飞行器舵机峰值功率Qmax、飞行器舵机最大峰值功率持续时间tmax、飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间τmin、飞行器舵机峰值功率区间个数n0、飞行器舵机常值功率Q和飞行器舵机平均功率具体方法包括如下步骤：(1)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机峰值功率Qmax，具体方法为：将所述飞行轨迹触地前所有采样点的功率Qk按大小排序，取最大值作为飞行器舵机峰值功率Qmax，即(2)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机最大峰值功率持续时间tmax，具体方法为：(2.1)、设飞行器中电源系统的蓄电池组最大常值放电功率为Q0；(2.2)、若飞行器舵机的功率随时间变化曲线中连续的两个或两个以上采样点的功率均大于Q0，则所述连续的两个或两个以上采样点形成的区域为峰值功率持续时间区域T；(2.3)、从所述峰值功率持续时间区域T中选取峰值功率持续时间最长的区域作为最大峰值功率持续区域，该区域所对应的时间作为飞行器舵机最大峰值功率持续时间tmax；(3)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间τmin，具体方法为：(3.1)、将飞行器舵机的功率随时间变化曲线中，相邻两个峰值功率持续时间区域Ti、Ti+1中临近边界点之间的时间作为峰值功率间隔时间，即Ti区域中最后一个采样点与Ti+1区域中第一个采样点之间的时间间隔作为峰值功率间隔时间；(3.2)、选取峰值功率间隔时间中最小的时间，作为飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间τmin；(4)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机峰值功率区间个数n0，具体方法为：飞行器舵机的功率随时间变化曲线中，峰值功率持续时间区域T的个数作为飞行器舵机峰值功率区间个数n0；(5)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机常值功率Q，具体方法为：(5.1)、在飞行器舵机的功率随时间变化曲线中，求出每个采样点后t时间段内的所有采样点功率的算术平均值；(5.2)、选取最大算术平均值作为飞行器舵机常值功率Q；(6)、根据飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机平均功率具体方法为：在飞行器舵机的功率随时间变化曲线中，所有采样点的算术平均值作为飞行器舵机平均功率2.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：飞行器舵机的功率Q通过如下公式计算得到：Q=(MZ+MI+Mf+Md)×ωη;]]>其中：MZ为舵机铰链力矩，MI为舵机惯性力矩，Mf为舵机摩擦力矩，Md为阻尼力矩，ω为舵面转动角速度，η为舵机的工作效率；根据每一时刻对应的MZ、MI、Mf、Md、ω、η，计算该时刻飞行器舵机的功率Q，从而得到飞行器舵机的功率随时间变化曲线。3.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：所述步骤(2)中，若只有一个峰值，则峰值功率持续时间tmax为0。4.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：所述步骤(5)中t时间段为2s～5s。5.根据权利要求1～4之一所述的一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：所述飞行器舵机峰值功率Qmax、飞行器舵机最大峰值功率持续时间tmax、飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间τmin、飞行器舵机峰值功率区间个数n0、飞行器舵机常值功率Q和飞行器舵机平均功率用于飞行器舵机电源设计。6.一种基于蒙特卡洛打靶的舵机功率计算方法，其特征在于：针对飞行器n条打靶仿真轨迹，得到n条飞行器舵机的功率随时间变化曲线，根据所述n条变化曲线获得飞行器舵机峰值功率Pmax、飞行器舵机最大峰值功率持续时间Tmax、飞行器舵机触地前峰值功率最短间隔时间Tmin、飞行器舵机峰值功率区间个数N、飞行器舵机常值功率P和飞行器舵机平均功率其中n为正整数，且n大于或等于3，具体包括如下步骤：(1)、根据n条飞行器舵机的功率随时间变化曲线，获得飞行器舵机峰值功率Pmax，具体方法为：(1.1)、将每条飞行器舵机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢泽兵，石庆峰，郑宏涛，杨友超，郎鹏飞，李然，张月玲，袁利平，刘刚，康建斌，张建英，李洋，
申请(专利权)人：中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11