一种全动舵系统非线性传动机构动力学建模方法技术方案

本申请涉及动力学与控制研究领域，具体公开了一种非线性动力学建模方法，包括：构建降阶刚柔耦合动力学模型，降阶刚柔耦合动力学模型包含边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量和降阶刚度；根据降阶模态自由度位移、降阶模态自由度速度、舵轴拨片载荷和舵轴弹簧恢复力，求解降阶刚柔耦合动力学模型，得到边界节点的位移和速度，其中舵轴拨片载荷根据顶杆和舵轴拨片的间隙、相对位移和相对速度确定，舵轴弹簧恢复力由舵轴的转角确定。本申请克服了传统方法难以考虑弹性变形与非线性传动相互耦合影响的问题，使模拟结果更加准确、贴近实际情况。贴近实际情况。贴近实际情况。

【技术实现步骤摘要】
一种全动舵系统非线性传动机构动力学建模方法


[0001]本申请涉及动力学与控制研究的
，特别是一种全动舵系统非线性传动机构动力学建模方法。

技术介绍

[0002]全动空气舵系统作为飞行器调节气动载荷、控制飞行姿态的关键环节，其传动机构动力学特性直接关系着舵面对指令信号的响应。全动舵系统主要由舵机、舵传动机构和舵面组成，舵机在接收飞行姿态的控制指令后，通过舵传动机构推动舵面进行摆动，控制飞行器的飞行方向和姿态，使飞行器能够顺利完成飞行任务。但由于舵系统传动机构中运动副内部不可避免的存在间隙、摩擦等非线性因素，导致舵面摆动无法准确追踪控制指令，同时舵面由于气动载荷作用难以避免的存在弹性变形，导致飞行方向和姿态的控制效果变弱。
[0003]忽略构件柔性对机构动态特性影响的处理方法在一定程度上可降低计算的复杂性，适合分析机构在承受载荷较小时的动力学特性。然而对于精密传动机构而言机构的微小变形不应忽视。传统方法难以考虑弹性变形与非线性传动相互耦合的影响。

技术实现思路

[0004]本申请提供一种全动舵系统非线性传动机构动力学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非线性动力学建模方法，其特征在于，所述建模方法应用于全动舵系统，所述全动舵系统包括顶杆和舵轴拨片，所述顶杆和所述舵轴拨片连接且具有间隙，所述建模方法包括：构建降阶刚柔耦合动力学模型，所述降阶刚柔耦合动力学模型包含边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量和降阶刚度；根据降阶模态自由度位移、降阶模态自由度速度、舵轴拨片载荷和舵轴弹簧恢复力，求解所述降阶刚柔耦合动力学模型，得到边界节点的位移和速度，其中所述舵轴拨片载荷根据所述顶杆和所述舵轴拨片的间隙、相对位移和相对速度确定，所述舵轴弹簧恢复力由所述舵轴的转角确定。2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述降阶刚柔耦合动力学模型满足：其中，和u
b
分别为边界节点加速度向量和位移向量，f
b
为边界节点载荷向量，η*为降阶模态自由度位移，代表降阶模态自由度加速度，和分别代表边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶质量，和分别代表边界点自耦合、边界点与内部点耦合、内部点与边界点耦合和内部点自耦合相对应的降阶刚度。3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述求解所述降阶刚柔耦合动力学模型，包括：求解状态方程：其中，其中，C＝[I 0 I 0]，D＝[0]，I为单位矩阵，F
sd
为舵轴拨片载荷，T
δ
为所述舵轴弹簧恢复力，u
b
为所述边界节点的位移
和为所述边界节点的速度。4.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，当满足：δ
l
为初始间隙，则始间隙，则所述舵轴拨片载荷F
sd
＝F
s
+F
d
，其中，F
s
为碰撞弹性力，F
d
为碰撞阻尼力，|u
‑
u
b
|为所述顶杆和所述舵轴拨片的相对位移，|v

【专利技术属性】
技术研发人员：杨执钧，张忠，高博，韦冰峰，郭静，侯传涛，任方，秦朝红，魏龙，王飞，
申请(专利权)人：北京强度环境研究所，
类型：发明
国别省市：