間隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的辨識(shí)

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1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252012V01．33No．112002．2009ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaaedu．C13hkxb@buaaedu．crl文章編號(hào)：1000—6893(2012)11—2002—08間隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的辨識(shí)李治濤，韓景龍*南京航空航天大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210016摘要：間隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)有非常豐富的動(dòng)力學(xué)特征。由于工程實(shí)際中間隙不易準(zhǔn)確測(cè)量甚至無(wú)法測(cè)量，通常需要通過(guò)辨識(shí)來(lái)建立其數(shù)學(xué)模型，其中間隙開(kāi)關(guān)

2、點(diǎn)位置是辨識(shí)問(wèn)題中的難點(diǎn)。本文利用間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)將間隙非線(xiàn)性系統(tǒng)區(qū)分為3個(gè)線(xiàn)性子系統(tǒng)，用Hammerstein模型表示其非線(xiàn)性部分，構(gòu)造了開(kāi)關(guān)點(diǎn)的迭代序列；并采用非迭代和迭代相結(jié)合的方法進(jìn)行求解，從而成功獲得包含間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)在內(nèi)的該系統(tǒng)所有模型參數(shù)；以間隙非線(xiàn)性的二元翼段為例．驗(yàn)證了該辨識(shí)方法的有效性。關(guān)鍵詞：氣動(dòng)彈性；間隙非線(xiàn)性；系統(tǒng)辨識(shí)；Hammerstein模型；開(kāi)關(guān)點(diǎn)中圖分類(lèi)號(hào)：V211．47文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A氣動(dòng)彈性力學(xué)中的非線(xiàn)性主要來(lái)自于氣動(dòng)力和結(jié)構(gòu)。激波與附面層相互作用、流動(dòng)分離、不穩(wěn)定渦流等均會(huì)引起氣動(dòng)非線(xiàn)性；而結(jié)構(gòu)中經(jīng)常出現(xiàn)材料非線(xiàn)性、幾何非線(xiàn)性、間隙非線(xiàn)性等。間

3、隙一般存在于失效的控制面鉸鏈或松的鉸鏈連接處[1。。帶有間隙非線(xiàn)性的氣動(dòng)彈性系統(tǒng)有非常豐富的動(dòng)力學(xué)特征，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此做了大量的研究‘26

4、。研究間隙氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特征，首先需要建立其準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型。由于工程實(shí)際中間隙大小不易準(zhǔn)確測(cè)量，還有諸如螺栓連接等造成的間隙[53甚至都無(wú)法測(cè)量，因此其數(shù)學(xué)模型經(jīng)常需要通過(guò)辨識(shí)的方法來(lái)建立。如文獻(xiàn)[73和文獻(xiàn)[8]分別采用5次多項(xiàng)式和雙曲正切函數(shù)來(lái)辨識(shí)間隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)。文獻(xiàn)[6]指出，問(wèn)隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)位置在間隙模型中起著重要作用，它不僅影響間隙非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的分叉點(diǎn)位置，而且還影響其動(dòng)力學(xué)特征。因此由文獻(xiàn)[7]和文獻(xiàn)[8-3辨

5、識(shí)所得的模型，由于人為去掉了間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)，其動(dòng)力學(xué)特征將與原系統(tǒng)具有本質(zhì)區(qū)別。最近，文獻(xiàn)[9]提出了一種采用非參數(shù)方法辨識(shí)間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)的方法。該方法需要給出核函數(shù)的帶寬，而帶寬參數(shù)的選取需要很強(qiáng)的工程經(jīng)驗(yàn)且對(duì)所得的間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)的位置具有顯著影響。本文針對(duì)間隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)，利用間隙開(kāi)關(guān)點(diǎn)能將間隙非線(xiàn)性系統(tǒng)區(qū)分為3個(gè)線(xiàn)性子系統(tǒng)的特征，用Hammerstein模型表示其非線(xiàn)性部分，構(gòu)造了開(kāi)關(guān)點(diǎn)的迭代序列；并采用非迭代和迭代相結(jié)合的方法進(jìn)行求解，成功獲得了該系統(tǒng)的模型參數(shù)。以俯仰方向含間隙非線(xiàn)性的二元翼段為例，驗(yàn)證了該辨識(shí)方法的有效性。1問(wèn)題建模忽略后緣控制面結(jié)構(gòu)影響的間隙非線(xiàn)性

6、二元翼段[10。如圖1所示，該模型的運(yùn)動(dòng)方程n叩為收稿日期：20”·11·17；退修日期：2012-01-15；錄用日期：2012-05—23；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012—06—1508：35網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929．V．201206150835．001，htm

7、基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(10872089)；高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(20113218110002)*通訊作者Tel：025—84896484E-mail：hjlae@nuaa．educn礅愚撂武lLiZT。HanJL，Identificationofanon

8、linearaeroelasticsystemwithfreeptay?ActaAeronautieaetAstronauticaSinica。20t2，33(11)：2002-2009．李治濤。韓景龍聞咪非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的辨識(shí)．航空學(xué)報(bào)．2012．33(11)：2002-2009i孕治褥等：19隙非線(xiàn)性氣動(dòng)彈性系統(tǒng)的辨識(shí)2003=========——================================一一一一：：『mmza6]『矗]+『Go]降]+M：(a)，杰。為線(xiàn)性剛度系數(shù)；。mxob]Ia]J≯hoqr-LaJL,ifkh0I-h0-．1。：A一[一

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