[发明专利]多自由度微振动环境模拟方法

摘要

本发明提供了一种多自由度微振动环境模拟方法。该方法包括预示微振动环境条件步骤；辨识多输入多输出系统传递函数矩阵步骤；以及多自由度微振动信号模拟控制步骤。多自由度微振动信号模拟控制方法为多输入多输出控制系统根据设置的多自由度参考信号、系统的传递函数及多自由度响应信号进行闭环控制，驱动微振动激励系统运动，实现多自由度微振动环境模拟。本发明的多自由度微振动环境模拟方法通用性好，效率高，较好的解决了微振动试验技术问题。

主权项

1.多自由度微振动环境模拟方法，该方法包括以下步骤：(1) 模拟微振动环境；通过微振动环境预示得到所需模拟的微振动时域加速度曲线，微振动环境预示采取建模仿真的方法，通过地面试验或航天器在轨测量得到微振动时域加速度曲线；通过系统辨识，得到微振动激励平台的传递函数；采用多自由度微振动信号时域波形控制，使微振动激励平台产生的加速度激励与环境预示得到的时域加速度曲线相一致，产生了与微振动环境相符的时域加速度环境，即实现了微振动环境模拟；(2) 预示多自由度微振动环境；获取有效载荷安装界面位置的微振动环境，即得到所需模拟的微振动时域加速度曲线，预示多自由度微振动环境主要采用建模仿真的方法，首先建立航天器的几何模型，其次，对航天器进行有限元建模，之后，建立扰源模型，计算扰源作用下航天器的微振动加速度响应曲线作为微振动环境；(3) 确定多输入多输出系统传递函数矩阵；多输入多输出系统传递函数矩阵辨识即求取多输入多输出系统的传递函数，确定多输入多输出系统传递函数矩阵的步骤具体为：控制系统先发送多路低量级的白噪声随机信号，该白噪声随机信号驱动微振动激励平台的作动器运动，微振动激励平台上多个测量点的加速度传感器测量平台的时域响应信号并经过坐标转换矩阵转化为多自由度输出信号并输送回控制系统，对输出信号进行傅里叶变换得到输出信号的频谱，控制系统根据输入和输出信号的频谱计算整个系统的传递函数；(4) 复现多自由度微振动信号时域波形；所述多自由度微振动信号的模拟是基于时域波形复现控制，具体步骤为将预示的微振动信号设置为多自由度参考信号，通过傅里叶变换得到参考信号的频谱，随后控制系统根据参考信号频谱、系统的传递函数计算初始驱动信号频谱，对驱动信号频谱进行傅里叶逆变换得到时域驱动信号，该驱动信号驱动微振动激励平台的作动器运动使平台产生微振动激励，微振动激励平台上多个测量点的加速度传感器测量平台的时域响应信号并经过坐标转换矩阵转化为多自由度时域控制输出信号，控制输出信号通过傅里叶变换得到频域内的控制输出信号频谱，控制系统根据测量的多自由度控制输出信号与多自由度参考信号的频谱进行傅里叶逆变换得到时域信号，对比时域信号，并对频谱误差计算，根据误差信号谱，计算驱动信号谱的调整量，修正发送的多路驱动信号谱并进行傅里叶逆变换得到时域驱动信号，使平台在驱动信号作用下产生的微振动激励与参考信号相一致，从而实现多自由度微振动信号的模拟控制，微振动激励平台上台面的加速度传感器沿轴向对称布置。