【技术实现步骤摘要】
一种基于微振动瀑布图的飞轮刚度参数提取方法
本专利技术提出了一种飞轮刚度参数提取方法，属于制模型参数辨识
技术介绍
飞轮是航天器上应用最为广泛的惯性姿态执行机构，主要由轴承组件、电机组件、轮体组件和壳体组件构成。其中，轮体组件、轴承组件和电机组件中的旋转零部件共同构成飞轮转子。鉴于转子中存在众多的活动部件，加之各个零部件不可避免存在一定的加工制造误差和转子装配误差。一方面，使得转子存在一定的静动不平衡量，在高速旋转过程中将会产生一定的离心力和力偶；另一方面，轴承沟道、滚动体等的加工误差使得处于预紧状态的轴承在旋转过程中将会产生预紧力的波动。这些力和力矩作为振源共同作用于飞轮转子，当这些与转速相关的振源和转子的结构模态及涡动耦合时，可能会产生较大的共振。这些振动力和力矩再通过基座传递至星体，它们相对于发射段火箭导致的振动幅值小得多，因此对飞轮而言，其在运转过程中产生的振动通常称之为“微振动”；而对于航天器结构和其它载荷而言，这种振动通常称之为“扰振”。飞轮微振动是一系列频率离散且分布范围较宽的微幅复合振动。它具有微幅、固有、宽频、难控等一系列属性。国内外研...
【技术保护点】
1.一种基于微振动瀑布图的飞轮刚度参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在惯性坐标系下，建立飞轮转子沿径向平动和绕径向转动的动力学方程；建立飞轮转子产生的振动力和力矩的输出方程；(2)将步骤(1)建立的动力学方程代入输出方程得到飞轮内部激振力和力矩到基座上的振动力和力矩的传递函数阵TH(s)；振动传递函数阵TH(s)分母为转子的特征多项式E
【技术特征摘要】
1.一种基于微振动瀑布图的飞轮刚度参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在惯性坐标系下，建立飞轮转子沿径向平动和绕径向转动的动力学方程；建立飞轮转子产生的振动力和力矩的输出方程；(2)将步骤(1)建立的动力学方程代入输出方程得到飞轮内部激振力和力矩到基座上的振动力和力矩的传递函数阵TH(s)；振动传递函数阵TH(s)分母为转子的特征多项式Et(s,Ω)，忽略Et(s,Ω)中的阻尼项，将s＝j2πf代入Et(s,Ω)得到理论特征多项式Et(f,Ω)；其中，f表示频率，j为虚数单位；s为复变数；(3)测得飞轮转子升速时的输出的微振动力和力矩，并生成微振动力和力矩瀑布图；(4)在微振动力和力矩瀑布图中搜索飞轮微振动的局部峰值点，得到多组局部峰值坐标，局部峰值坐标由频率f和转速Ω组成；(5)对局部峰值数据对进行分类和鲁棒回归，拟合得到飞轮在工作转速内的涡动及模态曲线频率对fα(Ω)进行鲁棒回归得到第k次估计系数得到涡动及模态曲线的显函数，并得到构造特征多项式Ec(f,Ω)：其中，γ为第α条曲线的阶次，α∈{1,2,3,4}；观测矩阵Xk＝[1,Ω,…,Ωn]，Yk为局部峰值坐标由频率f组成的向量，Λk为权矩阵；k为正整数；(6)根据理论特征多项式Et(f,Ω)和构造特征多项式Ec(f,Ω)的各阶次系数在任意转速下都有飞轮转子的质量mw和转动惯量Iwd、Iwp，转子动力学径向刚度参数对等定律：Kwfθ＝Kwgy以及频率f，求得飞轮微振动传递函数阵TH(s)中的刚度参数Kwfx,Kwfy,Kwgθ,Kwfθ,Kwgx,Kwgy的初值；其中，v∈{0,2,4,6}；Iwd表示飞轮转子径向转动惯量、Iwp表示飞轮转子轴向转动惯量；(7)将经鲁棒回归后得到的涡动及模态曲线频率fα(Ω)代入Et(f,Ω)，并让特征多项式Et[fα(Ω)]加权平方和在全转速范围内积分最小，建立优化目标函数m＝1,2,3,4；求解得到刚度参数Kwfx,Kwfy,Kwgθ,Kwfθ,Kwgx,Kwgy；Kwfx,Kwfy,Kwgθ,分别为飞轮定子对旋转体的支撑刚度；Kwfθ,Kwgx,Kwgy分别为飞轮定子对旋转体的耦合刚度；其...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗睿智，张激扬，李林峰，翟百臣，伏蓉，冯洪伟，杨震，张阿妮，高岩，李建普，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11
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