一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法技术

本发明专利技术提供一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法，方法包括：确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力；基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型；通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数。本发明专利技术使用相对简单的方法实现了油气式缓冲器的准确建模，避免了Adams和MATLAB两个软件平台间的数据交互，也不需处理两个不同软件平台间接口编写的问题。软件平台间接口编写的问题。软件平台间接口编写的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法


[0001]本专利技术涉及虚拟仿真建模领域，尤其涉及一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法。

技术介绍

[0002]缓冲器是火箭着陆过程中的关键部件，其减小着陆载荷的程度直接影响箭体能否稳定着陆，进一步影响火箭是否可回收。在火箭研制的前期，地面落震试验难度高、成本大，需要借助仿真手段对火箭着陆过程进行分析，特别是对支腿缓冲器的精细化建模。
[0003]现有技术通常采用Adams多体动力学仿真来实现支腿缓冲器的建模，但该方法还需联合MATLAB进行控制方案搭建和后处理，建模过程需使用Adams和MATLAB两个软件平台来完成，且需在Adams和MATLAB两个软件平台间进行数据交互，同时还需处理不同软件平台间接口编写的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法，用于解决现有技术需使用Adams和MATLAB两个软件平台实现建模，且建模过程需在Adams和MATLAB两个软件平台间进行数据交互，同时还需处理不同软件平台间接口编写的问题。
[0005]本专利技术提供一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法，所述方法包括：
[0006]确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力；
[0007]基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型；
[0008]通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数。
[0009]可选的，所述确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力包括将所述油气式缓冲器在工作过程中的内部作用力简化为独立的非线性弹簧力、非线性阻尼力和结构限制力。
[0010]可选的，所述基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型包括：
[0011]选取油气式缓冲器结构模型、棱柱铰模型、死区模型、非线性弹簧模型、非线性阻尼模型、参考点模型和平动多体接口模型，
[0012]其中，所述非线性弹簧力通过所述非线性弹簧模型模拟，所述非线性阻尼力通过所述非线性阻尼模型模拟，所述结构限制力通过所述死区模型模拟，所述棱柱铰模型分别与所述油气式缓冲器结构模型和所述平动多体接口模型连接，所述死区模型、所述非线性弹簧模型、所述非线性阻尼模型和所述平动多体接口模型互相连接，所述死区模型、所述非线性弹簧模型、所述非线性阻尼模型和所述平动多体接口模型与所述参考点模型连接。
[0013]可选的，所述油气式缓冲器结构模型包括活塞和套筒，所述活塞和所述套筒之间只存在相互平动。
[0014]可选的，所述弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线分别通过对所述油
气式缓冲器的实物进行静压曲线测试和阻尼性能测试获得。
[0015]可选的，所述通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数包括：
[0016]根据横坐标大小分别将所述弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线的所有坐标点从小到大排序；
[0017]基于排序后的所述弹簧力与压缩行程曲线，确定所述非线性弹簧模型的初始压缩行程、弹簧力向量和压缩行程向量；
[0018]基于排序后的所述弹簧力与压缩行程曲线和所述设计参数，确定所述死区模型的结构限制刚度、结构限制上边界和结构限制下边界；
[0019]基于排序后的所述阻尼力与压缩速度曲线，确定所述非线性阻尼模型的阻尼力向量和压缩速度向量。
[0020]可选的，所述基于排序后的所述弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线，确定所述非线性弹簧模型的初始压缩行程、弹簧力向量和压缩行程向量包括：
[0021]通过计算所述排序后的弹簧力与压缩行程曲线中第一个坐标点和第二个坐标点的连线与横轴的交点到所述第二个坐标点的横坐标的距离获得所述初始压缩行程；
[0022]将所述排序后的弹簧力与压缩行程曲线整体向右平移所述初始压缩行程的长度，得到平移后的弹簧力与压缩行程曲线；
[0023]新增坐标原点与所述平移后的弹簧力与压缩行程曲线连接，得到最终的弹簧力与压缩行程曲线；
[0024]将所述最终的弹簧力与压缩行程曲线所有坐标点的纵坐标依次赋值到所述弹簧力向量，将所述最终的弹簧力与压缩行程曲线所有坐标点的横坐标依次赋值到所述压缩行程向量。
[0025]可选的，所述基于排序后的所述弹簧力与压缩行程曲线和所述设计参数，确定所述死区模型的结构限制刚度、结构限制上边界和结构限制下边界包括：
[0026]所述设计参数包括所述结构限制刚度和所述结构限制上边界；
[0027]所述结构限制下边界为所述排序后的弹簧力与压缩行程曲线中第一个坐标点的纵坐标与所述结构限制刚度的比值。
[0028]可选的，所述基于排序后的所述阻尼力与压缩速度曲线，确定所述非线性阻尼模型的阻尼力向量和压缩速度向量包括：
[0029]将所述排序后的阻尼力与压缩速度曲线所有坐标点的纵坐标依次赋值到所述阻尼力向量，将所述排序后的阻尼力与压缩速度曲线所有坐标点的横坐标依次赋值到所述压缩速度向量。
[0030]可选的，还包括结合所述油气式缓冲器的多体动力学模型、配重模型、工装模型和地面模型进行落震虚拟试验。
[0031]本专利技术提供一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法，所述方法包括：确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力；基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型；通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数。相较于现有技术，本专利技术提供了一种更简单的建模方法，仅使用MATLAB一个软件平台完成对油气式缓冲器的准确建模，避免了Adams和MATLAB两
个软件平台间的数据交互，也不需处理两个不同软件平台间接口编写的问题。其中，预处理使得弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线能满足Matlab/Simulink中模型的设置要求，是实现本专利技术非常关键的步骤。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例提供的一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法流程示意图；
[0033]图2为本专利技术实施例提供的油气式缓冲器作用原理示意图；
[0034]图3为本专利技术实施例提供的油气式缓冲器结构模型示意图；
[0035]图4为本专利技术实施例提供的棱柱铰模型示意图；
[0036]图5为本专利技术实施例提供的死区模型示意图；
[0037]图6为本专利技术实施例提供的死区模型原理示意图；
[0038]图7为本专利技术实施例提供的非线性弹簧模型示意图；
[0039]图8为本专利技术实施例提供的非线性阻尼模型示意图；
[0040]图9为本专利技术实施例提供的参考点模型示意图；
[0041]图10为本专利技术实施例提供的平动多体接口模型示意图；
[0042]图11为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MATLAB对油气式缓冲器建模的方法，其特征在于，所述方法包括：确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力；基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型；通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述确定需模拟的油气式缓冲器的内部作用力包括将所述油气式缓冲器在工作过程中的内部作用力简化为独立的非线性弹簧力、非线性阻尼力和结构限制力。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述基于MATLAB创建所述油气式缓冲器的多体动力学模型包括：选取油气式缓冲器结构模型、棱柱铰模型、死区模型、非线性弹簧模型、非线性阻尼模型、参考点模型和平动多体接口模型，其中，所述非线性弹簧力通过所述非线性弹簧模型模拟，所述非线性阻尼力通过所述非线性阻尼模型模拟，所述结构限制力通过所述死区模型模拟，所述棱柱铰模型分别与所述油气式缓冲器结构模型和所述平动多体接口模型连接，所述死区模型、所述非线性弹簧模型、所述非线性阻尼模型和所述平动多体接口模型互相连接，所述死区模型、所述非线性弹簧模型、所述非线性阻尼模型和所述平动多体接口模型与所述参考点模型连接。4.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述油气式缓冲器结构模型包括活塞和套筒，所述活塞和所述套筒之间只存在相互平动。5.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线分别通过对所述油气式缓冲器的实物进行静压曲线测试和阻尼性能测试获得。6.根据权利要求3所述方法，其特征在于，所述通过对弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线进行预处理，结合设计参数确定所述多体动力学模型的输入参数包括：根据横坐标大小分别将所述弹簧力与压缩行程曲线和阻尼力与压缩速度曲线的所有坐标点从小到大排序；基于排序后的所述弹簧力与压缩行程曲线，确定所述非线性弹簧模型的初始压缩行程、弹簧力向量和压缩行程向量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘访，梁家伟，黄陈哲，刘重洋，田鹏宇，周前坤，宋心成，朱佩婕，杨跃，郑洪伟，马道远，崔敏亮，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：