一種直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于結構減振設計領域，特別是設及一種主/被動減振裝置最優(yōu)位置優(yōu) 選。
【背景技術】
[0002] 為了進行直升機振動主動控制系統(tǒng)設計，作動器的位置、數(shù)量、作動力方向等的 選擇是關鍵環(huán)節(jié)。由于直升機動力學模型節(jié)點規(guī)模大，人工計算選取的樣本點非常有限， 可能導致計算減振效率偏低，作動器安裝位置可能產生偏差等，因此提高位置優(yōu)選的可靠 性和精確性，提高計算效率，并且減少振動主動控制位置優(yōu)選過程的反復計算量，對整個 振動主動控制系統(tǒng)設計具有非常重要的意義。
[0003] 現(xiàn)有技術中，采用多目標優(yōu)化和rcL開發(fā)技術，針對直升機結構振動控制作動器/ 被動吸振器安裝位置優(yōu)選，應用于最優(yōu)減振效果設計，在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)；作動器/被 動吸振器安裝位置實現(xiàn)方法工程應用性低，方法復雜度高，中間處理的數(shù)據(jù)量非常大，得到 的結果在工程上基本不可實施。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，可有 效優(yōu)選出作動器/被動吸振器安裝位置。位置優(yōu)選方法主要由數(shù)據(jù)綜合、傳遞函數(shù)計算、優(yōu) 化、數(shù)據(jù)庫和分析與結果處理組成。
[0005] 本發(fā)明的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，主通過直升機有限元模型，建立傳 遞函數(shù)，其特征在于還包括如下步驟：
[0006] 將傳遞函數(shù)和直升機飛行載荷作為輸入，優(yōu)化出作動器/被動吸振器安裝位置、 作動器安裝數(shù)量，并給出對應的減振效率；
[0007] 根據(jù)不同的飛行載荷、飛行狀態(tài)，采用綜合減振效率結合的方法篩選出最優(yōu)作動 器/被動吸振器安裝位置和作動器安裝數(shù)量。
[000引優(yōu)選的是，根據(jù)試驗模態(tài)數(shù)據(jù)，通過修正直升機有限元模型的剛度、質量和質量分 布使得有限元模型的計算模態(tài)與試驗模態(tài)匹配，使用修正有限元模型提取傳遞函數(shù)計算模 型矩陣。
[0009] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，在根據(jù)傳遞函數(shù)計算模型矩陣計算不同組合作動器 /被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量的傳遞函數(shù)結果矩陣。
[0010] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，將飛行載荷數(shù)據(jù)輸入到直升機修正有限元模型中， 計算直升機機體響應矩陣，將直升機機體響應矩陣，傳遞函數(shù)結果矩陣作為數(shù)據(jù)輸入到優(yōu) 化算法中，W減振效率為優(yōu)化參數(shù)，對作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量進行 評價優(yōu)化，其評價優(yōu)化公式為，
[0011]
[001引其中，gi為第i個評價點處響應，g自為初始第i個評價點初始響應，n為減振效 率，之后通過求n的最小值得到最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量組合。
[0013] 在上述任一方案中優(yōu)選的是，將得到的最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動 器安裝數(shù)量組合作為輸入，輸入到減振效率公式中，
[0014]
地/KN
[00巧]compare (MAX化））
[0016] 式中：K為減振效率比，n為減振效率，W為加權系數(shù)。W=[WiW2W3]，分別對應 不同飛行速度，進一步選取減振效率最高者作為最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動 器安裝數(shù)量組合。
[0017] 本發(fā)明的關鍵點：
[0018] 1)有限元模型與試驗數(shù)據(jù)結合提高傳遞函數(shù)計算的準確性；
[0019] 2)將帶約束多目標優(yōu)化方法應用在直升機振動主動/被控制位置優(yōu)選；
[0020] 3)已入了加權減振效率計算。
[0021] 本實用方法使用簡單，操作方便，優(yōu)化出的安裝位置準確，優(yōu)化過程耗時短。本發(fā) 明獨立于直升機機體結構，適用于不同的機型而不需做任何修改。在大規(guī)模的優(yōu)化中，人工 工作量增加不大，可快速完成優(yōu)化
【附圖說明】
[0022] 圖1是按照本發(fā)明直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法的一優(yōu)選實施例的流程圖。 圖2是圖1所示實施例的計算作動器/被動吸振器到評價點的傳遞函數(shù)時各點的Z向 響應分布圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖對本發(fā)明所設及的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法做進一步詳 細說明。
[0024] 如圖1所示，首先、建立直升機有限元模型，根據(jù)實際作動器可安裝位置W及評價 位置初步確定18個作動器安裝候選位置，建立直升機有限元模型，根據(jù)試驗模態(tài)數(shù)據(jù)修 正直升機有限元計算模型，使用修正后的直升機有限元建立傳遞函數(shù)計算模型；結合修正 后直升機傳遞函數(shù)計算模型，計算作動器/被動吸振器到評價點的傳遞函數(shù)；
[0025] 之后，將傳遞函數(shù)和直升機飛行載荷作為輸入，優(yōu)化出作動器/被動吸振器安裝 位置、作動器安裝數(shù)量，并給出對應的減振效率；
[0026] 在該步驟中，首先優(yōu)化出作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量，優(yōu)化方 法及公式如下：
[0027] 獎穀力為Fr，獎穀到各評價點處的傳遞函數(shù)表示為T。，評價點初始響應為Gc= T〇Fr，
[002引對給定的一組n個作動器組合其對應的作動器到各評價點的傳遞函數(shù)為Ti、TsLT。，作動器輸出力為Fi、F2LF。，評價點處響應G
[0032] 其中，gi為第i個評價點處響應，姑為初始第i個評價點初始響應，n為減振效 率。
[0033] 因此，該問題歸結為求n的最小值，表示為
[0034] minn訊，油S化）《fasteirt，i= 1Ln
[0035] 最后，根據(jù)不同的飛行載荷、飛行狀態(tài)，采用綜合減振效率結合的方法篩選出最優(yōu) 作動器/被動吸振器安裝位置和作動器安裝數(shù)量。
[0036] 在該步驟中，采用綜合減振效率結合的方法篩選出最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝 位置和作動器安裝數(shù)量，其減振效率公式為；
[0037]
[0038] compare(MAX(F；))
[0039] 式中：K為減振效率比，n為減振效率，w為加權系數(shù)。w=[WiW2W3]，分別對應 不同飛行速度，具體見表1所示。
[0040] 表1本文優(yōu)選結果
[0041]
[0042] 需要說明的是，本發(fā)明直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法包括上述實施例中的任 何一項及其任意組合，但上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并 非對本發(fā)明范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神前提下，本領域普通工程技術人員對 本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍 內。
【主權項】
1. 一種直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，通過直升機有限元模型，建立傳遞函數(shù)，其 特征在于還包括如下步驟： 將傳遞函數(shù)和直升機飛行載荷作為輸入，優(yōu)化出作動器/被動吸振器安裝位置、作動 器安裝數(shù)量，并給出對應的減振效率； 根據(jù)不同的飛行載荷、飛行狀態(tài)，采用綜合減振效率結合的方法篩選出最優(yōu)作動器/ 被動吸振器安裝位置和作動器安裝數(shù)量。2. 根據(jù)權利要求1所述的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，其特征在于：根據(jù)試驗 模態(tài)數(shù)據(jù)，通過修正直升機有限元模型的剛度、質量和質量分布使得有限元模型的計算模 態(tài)與試驗模態(tài)匹配，使用修正有限元模型提取傳遞函數(shù)計算模型矩陣。3. 根據(jù)權利要求1所述的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，其特征在于：根據(jù)傳遞 函數(shù)計算模型矩陣計算不同組合作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量的傳遞函 數(shù)結果矩陣。4. 根據(jù)權利要求1所述的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，其特征在于：將飛行載 荷數(shù)據(jù)輸入到直升機修正有限元模型中，計算直升機機體響應矩陣，將直升機機體響應矩 陣，傳遞函數(shù)結果矩陣作為數(shù)據(jù)輸入到優(yōu)化算法中，以減振效率為優(yōu)化參數(shù)，對作動器/被 動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量進行評價優(yōu)化，其評價優(yōu)化公式為，其中，gi為第i個評價點處響應，S0為初始第i個評價點初始響應，η為減振效率，之 后通過求η的最小值得到最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量組合。5. 根據(jù)權利要求1所述的直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，其特征在于：將得到的 最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量組合作為輸入，輸入到減振效率公式 中，compare (MAX (Fi)) 式中：κ為減振效率比，η為減振效率，w為加權系數(shù)。w= [W1 w2 w3]，分別對應不同 飛行速度，進一步選取減振效率最高者作為最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安 裝數(shù)量組合。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種直升機振動主動控制位置優(yōu)選方法，通過建立、修正直升機有限元模型，建立傳遞函數(shù)計算模型，之后計算作動器/被動吸振器到評價點的傳遞函數(shù)，優(yōu)化出作動器/被動吸振器安裝位置、作動器安裝數(shù)量，并給出對應的減振效率，最后采用綜合減振效率結合的方法篩選出最優(yōu)作動器/被動吸振器安裝位置和作動器安裝數(shù)量，該方法使用簡單，操作方便，優(yōu)化出的安裝位置準確，優(yōu)化過程耗時短，并且獨立于直升機機體結構，適用于不同的機型而不需做任何修改。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN104978450
【申請?zhí)枴緾N201510205423
【發(fā)明人】王國勝, 賴凌云, 李明強, 劉永志, 沈安瀾, 王文濤, 劉忠超, 陳浩, 張樹楨, 馬小艷, 周華, 徐晴晴
【申請人】中國直升機設計研究所
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年4月27日