【技术实现步骤摘要】
气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法
本专利技术涉及气动弹性力学领域，尤其涉及气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法。
技术介绍
飞机按操纵指令偏转操纵面，使飞机改变原飞行轨迹，即形成飞机的各种机动飞行动作。飞机机动飞行时在其升力面上形成空气动力载荷历程，又称非定常气动力，这种变化的载荷历程必然导致结构的弹性振动；反之，弹性振动会对非定常气动力产生影响，两者耦合最不利的情况是导致升力面振幅自激放大，轻者飞机难以控制，重者导致结构破坏。因此，工程结构设计中，非定常气动载荷历程预计是弹性动响应、动稳定性以及主动弹性控制性能评估的前提技术工作。尽管现代基于计算流体力学CFD与计算结构力学CSD耦合的数值分析技术日益成熟，但这类数值技术有两类缺陷使其难以在工程结构迭代设计过程中得以广泛应用：其一，虽CFD与CSD耦合的数值分析精度高，但数值建模过程复杂，完整飞机的模型计算网格规模巨大，目前的常规高性能数值计算技术仍难适应于大型结构的非定常气动载荷历程预计及其动响应分析，效率极低；其二，当结构柔性较大，飞...
【技术保护点】
1.气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法，其特征在于：包括如下步骤：/n1)通过已有商用工程数值计算软件获取分析气动及结构的原始数据：构建航空器结构动力学分析的有限元网格模型，计算并选取一定数量的结构固有振型模态矩阵；构建气动布局的气动载荷面元网格，确定选取的多个离散减缩频率值，计算获取相应各减缩频率下的非定常气动力影响系数矩阵，结合两类原始数据计算可得相应各离散减缩频率的非定常广义气动力系数矩阵；/n2)预设初始参数：初始滞后根、初始Hessian矩阵和收敛精度控制值，将初始参数以及步骤1)中的各离散减缩频率下的广义气动力系数矩阵数据送入近似有理子程序进行计算...
【技术特征摘要】
1.气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)通过已有商用工程数值计算软件获取分析气动及结构的原始数据：构建航空器结构动力学分析的有限元网格模型，计算并选取一定数量的结构固有振型模态矩阵；构建气动布局的气动载荷面元网格，确定选取的多个离散减缩频率值，计算获取相应各减缩频率下的非定常气动力影响系数矩阵，结合两类原始数据计算可得相应各离散减缩频率的非定常广义气动力系数矩阵；
2)预设初始参数：初始滞后根、初始Hessian矩阵和收敛精度控制值，将初始参数以及步骤1)中的各离散减缩频率下的广义气动力系数矩阵数据送入近似有理子程序进行计算，返回二次误差函数的有理近似拟合数据；
3)计算广义气动力系数矩阵的有理近似拟合数据，结合步骤1)中的各离散减缩频率下广义气动力系数矩阵数据和步骤2)中二次误差函数的有理近似拟合数据，计算总误差加权拟合系数，并结合滞后根的上下限约束，形成无约束化目标函数，计算无约束化目标函数的函数值和导数值；
4)按数学标准方法计算拟牛顿优化搜索方向，并沿搜素方向进行一维线性搜索计算步长因子；
5)计算新的滞后根，并将新的滞后根以及各离散减缩频率下广义气动力系数的矩阵数据一起送入有理近似拟合子程序中，调用所述子程序计算得到二次误差函数的有理近似拟合数据；
6)根据步骤5)中二次误差函数的有理近似拟合数据计算新的广义气动力系数矩阵系数，并计算总误差函数；
7)将步骤6)中迭代的总误差函数与前一次迭代的总误差函数相减，取绝对值；判断绝对值是否小于预设的收敛精度控制值，是，则停止优化迭代；否则，用BFGS标准数学公式构造新的Hessian矩阵,令迭代计数加1,转至步骤3)继续迭代优化。
2.根据权利要求1所述的气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法，其特征在于：步骤2)中二次误差函数的有理近似拟合形式为：
其中，jk是纯虚数，k为实数域内的减缩频率变量，为取二次误差函数为有理近似形式的复数拟合系数矩阵，βj(j＝1,…,N-2)称为滞后根，m为含滞后根分式项的下标，工程中N的取值一般不大于6。
3.根据权利要求2所述的气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法，其特征在于：所述二次误差函数为：
其中，Q(jk)为工程软件计算提供的原始广义气动力系数矩阵；是归一化有理近似平方误差和的无约束化目标函数优化计算所得结果。
4.根据权利要求3所述的气动伺服弹性系统非定常气动载荷的有理近似优化方法，其特征在于：所述归一化有理近似...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙秦，艾俊强，刘彦杰，蒲立东，
申请(专利权)人：西北工业大学，中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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