基于误差控制的航空叶片椭圆形前后缘重建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于误差控制的航空叶片椭圆形前后缘重建方法，用于解决现有的叶片前缘高精度重建方法抗噪性能差的技术问题。技术方案是选定覆盖叶片前缘或后缘的区域点；对区域点进行排序；对排序后的区域点进行三次样条拟合；对所拟合的样条曲线进行等弧长加密离散，并将始末离散点分别记为P0i、P1i；用最小二乘法对P0iP1i段离散点进行拟合，并将P0iP1i段与拟合椭圆相交处的始末离散点的分别记为P0(i+1)、P1(i+1)；计算离散点到第i次拟合椭圆的平均误差εi；设定迭代控制误差为ε，直到满足εi≤ε时，迭代结束。本发明专利技术在最小二乘法进行拟合的基础上，采用基于误差控制的迭代拟合方法，对叶片椭圆形前后缘进行重建，避免了选定区域内非椭圆弧上的点参与拟合，提高了抗噪性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种航空叶片椭圆形前后缘重建方法，具体涉及一种。
技术介绍
叶片前后缘的形状对整个叶片的气动性能起着关键作用。传统的前后缘一般设计成圆弧形，近年来随着叶片研究的深入，众多实验和数值研究显示，采用非圆弧形前缘，如椭圆形前缘可以明显改善叶片的气动性能。在基于测量数据的叶片椭圆形前后缘重建的过程中，待拟合的选定区域点可能包含叶盆、叶背上的点，如果将此非椭圆弧上的点参与拟合，会对前后缘重建产生很大的影响。文献“叶片前缘高精度重建方法研究《航空动力学报》(2006，21 (4) =722-726)中的”公开了一种叶片前缘高精度重建方法，该方法提出基于带约束的最小二乘方法对数据点进行拟合，然后用拟合的结果作为初值，由椭圆的极点-极线性质来确定椭圆的中心，进而求出椭圆的特征参数；同时，文中利用非椭圆弧上的出格点大大增大拟合误差的特点，来确定出格点:以前缘点为中心，逐次增加数据点后进行椭圆拟合，计算椭圆特征参数的最大相对误差；其中，相对误差会随着正常点的增多而减小，若增加某点前后拟合误差增大许多倍(可设定阀值)，而继续增加数据点，误差没有明显减少，此点即是出格点；文中指出随机噪声产生的误差不具备上述变化特点；因此，对于叶片包含噪声的测量数据，利用该方法进行椭圆形前后缘重建存在一定困难
技术实现思路
为了克服现有叶片前缘高精度重建方法抗噪性能差的不足，本专利技术提供一种。该方法针对航空叶片的测量数据，在最小二乘法进行拟合的基础上，采用基于误差控制的迭代拟合方法，对叶片椭圆形前后缘进行重建。通过设定误差对迭代拟合过程进行控制，尽可能地避免选定区域内非椭圆弧上的点参与拟合；在保证重建精度的前提下，具有较好的抗噪性能，可以提高叶片椭圆形前后缘的重建质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种，其特点是包括以下步骤:(I)读入航空叶片的型线离散测量数据，选定覆盖叶片前缘或后缘的区域点；(2)对区域点进行排序；(3)对排序后的区域点进行三次样条拟合；(4)对所拟合的样条曲线进行等弧长加密离散，并将始末离散点分别记为Pc^Pli ;(5)用最小二乘法对PtliPli段离散点进行拟合，并将PtliPli段与拟合椭圆相交处的始末离散点的分别记为 Po(1.l)、Pl (i+1) ;椭圆拟合方法如下:①当二次曲线f (x，y)=ax2+2bxy+cy2+2dx+2fy+g=0 满足条件 b2-ac〈0 时，二次曲线f (x, y)表示为椭圆。式中，a, b，c，d，f，g为二次多项式方程的系数。设有n个数据APi(Xpyi)参与椭圆拟合，将基于代数距离的椭圆拟合转化为如下带约束的最小二乘问题，建立椭圆拟合的目标函数如下:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于误差控制的航空叶片椭圆形前后缘重建方法，其特征在于包括以下步骤：(1)读入航空叶片的型线离散测量数据，选定覆盖叶片前缘或后缘的区域点；(2)对区域点进行排序；(3)对排序后的区域点进行三次样条拟合；(4)对所拟合的样条曲线进行等弧长加密离散，并将始末离散点分别记为P0i、P1i；(5)用最小二乘法对P0iP1i段离散点进行拟合，并将P0iP1i段与拟合椭圆相交处的始末离散点的分别记为P0(i+1)、P1(i+1)；椭圆拟合方法如下：①当二次曲线f(x，y)=ax2+2bxy+cy2+2dx+2fy+g=0满足条件b2?acminΣi=1nf(xi,yi)2s.t.b2-ac=-1②采用最小二乘法求得二次多项式方程的系数a，b，c，d，f，g后，得到拟合椭圆，椭圆几何参数计算如下：椭圆圆心(x0，y0)：x0=cd-bfb2-ac,y0=af-bdb2-ac椭圆长轴ra：ra=2(af2+cd2+gb2-2bdf-acg)(b2-ac)[(a-c)2+4b2-(a+c)]椭圆短轴rb：rb=2(af2+cd2+gb2-2bdf-acg)(b2-ac)[-(a-c)2+4b2-(a+c)]旋转角(6)计算离散点到第i次拟合椭圆的平均误差εi：式中：j＝1，2，3，…，N，dj为第j个离散点到步骤(5)中所得拟合椭圆的距离，N为参与拟合的点数目；(7)设定迭代控制误差为ε：对εi与ε进行比较，若εi≤ε，计算结束；否则，当εi>ε时，舍去第i次迭代后位于P0(i+1)P0i和P1(i+1)P1i之间非椭圆弧上的点；令i＝i+1，对P0iP1i间离散点重复步骤(5)的拟合，直到满足εi≤ε时，迭代结束。FDA00002729137300016.jpg,FDA00002729137300017.jpg,FDA00002729137300021.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种基于误差控制的航空叶片椭圆形前后缘重建方法，其特征在于包括以下步骤: (1)读入航空叶片的型线离散测量数据，选定覆盖叶片前缘或后缘的区域点； (2)对区域点进行排序； (3)对排序后的区域点进行三次样条拟合； (4)对所拟合的样条曲线进行等弧长加密离散，并将始末离散点分别记为Pc^Pli； (5)用最小二乘法对PtliPli段离散点进行拟合，并将PtliPli段与拟合椭圆相交处的始末离散点的分别记为 Po(1.l)、Pl (i+1) ;椭圆拟合方...

【专利技术属性】
技术研发人员：程云勇，朱真真，汪文虎，王增强，杨杰，李维亮，李向欣，郑佳，王丽雅，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：