[发明专利]一种振动模拟系统的随机振动模拟方法

权利要求书

1.一种振动模拟系统的随机振动模拟方法，其特征是，随机振动模拟方法首先利用计算机产生高频白噪声，通过该高频白噪声与正弦信号相乘得到伪随机信号，作为目标加速度信号；实时采集俯仰方向、偏航方向加速度信号，计算目标加速度信号与实时加速度信号差值，输出的电压经过信号放大器的放大，传给俯仰方向和偏航方向振动发生器，使其产生支杆俯仰和偏航方向的振动，实现实验室环境下一种振动模拟系统的随机振动模拟；方法的具体步骤如下：

步骤1 产生目标加速度值

利用计算机(8)产生高频白噪声，通过该高频白噪声与正弦信号相乘得到伪随机信号，作为目标加速度信号；其中，俯仰方向伪随机信号为y(t)，偏航方向伪随机信号为z(t)，计算公式为：

y(t)＝A_yX_y(t)sin(ω_yt+φ_y) (1)

Z(t)＝A_zX_z(t)sin(ω_zt+φ_z) (2)

其中，A_y为俯仰方向振动幅值比例系数、A_z为偏航方向振动幅值比例系数，ω_y为俯仰方向正弦信号圆频率，ω_z为偏航方向正弦信号圆频率，φ_y为俯仰方向正弦信号相位，φ_z为偏航方向正弦信号相位，X_y(t)为白噪声信号X_y0(t)经Butterworth高通滤波器产生的俯仰方向高频白噪声，X_z(t)为白噪声信号X_z0(t)经Butterworth高通滤波器产生的俯仰方向高频白噪声；

白噪声信号X_y0(t)、X_z0(t)的自相关函数为：

公式(3)、(4)中，为相应的比例常数，δ(τ)为：

步骤2 实时采集俯仰方向加速度信号a_y(t)、偏航方向加速度信号a_z(t)；

步骤3 计算目标加速度信号与实时加速度信号差值Δa，其中，俯仰方向加速度差值为Δa_y，偏航方向加速度差值为Δa_z；

步骤4 根据Δa_y和Δa_z，根据加速度与输出电压关系计算输出电压v大小，其中俯仰方向输出电压为v_y、偏航方向输出电压为v_z；

步骤5 输出电压v_y和v_z经过信号放大器的放大，将放大后电压信号V_y和V_z分别传给俯仰方向振动发生器和偏航方向振动发生器，使其产生支杆俯仰和偏航方向的振动；

步骤6 由步骤1产生连续目标加速度值，循环步骤2至步骤5以实现实验室环境下飞行器模型的随机振动模拟。

2.依据权利要求1所述的一种振动模拟系统的随机振动模拟方法，其特征是，随机振动模拟方法采用的振动模拟系统由俯仰方向加速度传感器(1)，俯仰方向振动发生器(2)，飞行器模型(3)，偏航方向振动发生器(4)，偏航方向加速度传感器(5)，测力天平(6)，支杆(7)，计算机(8)，信号放大器(9)，实时控制器(10)组成；飞行器模型(3)通过置于飞行器模型尾部的测力天平(6)与支杆(7)相连，俯仰方向加速度传感器(1)和偏航方向加速度传感器(5)安装于飞行器模型外表面，俯仰方向振动发生器(2)和偏航方向振动发生器(4)安装于飞行器模型(3)内表面；通过实时控制器(10)将俯仰方向加速度传感器(1)和偏航方向加速度传感器(5)采集的飞行器模型俯仰和偏航方向加速度信号传输给计算机(8)，通过计算机(8)输入目标加速度值并通过实时控制器(10)输出控制信号，经信号放大器(9)将电压信号分别传给俯仰方向振动发生器(2)和偏航方向振动发生器(4)。

3.依据权利要求2所述一种振动模拟系统的随机振动模拟方法，其特征是，随机振动模拟方法采用的振动模拟系统中，俯仰方向振动发生器(2)、偏航方向振动发生器(4)分别由旋转型电动机(201、401)和偏心锤(202、402)构成，为增强安装牢靠性，旋转型电动机(201、401)分别具有圆弧安装面(2011、4011)；圆弧安装面(2011、4011)通过膏状焊锡分别固定安装在飞行器模型(3)的内表面；俯仰方向偏心锤(202)固定安装于俯仰方向振动电动机(201)的旋转轴上，偏航方向偏心锤(402)固定安装于偏航方向振动电动机(401)的旋转轴上；俯仰方向振动发生器(2)的振动方向与偏航方向振动发生器(4)的振动方向相互垂直，振动发生器的旋转轴轴线与支杆轴线平行，为防止工作状态下偏心锤与飞行器模型内表面干涉，在安装时留出空间；俯仰方向加速度传感器(1)安装在飞行器模型(3)的外表面上，安装位置与安装在飞行器模型(3)内表面的俯仰方向振动发生器(2)相对应；偏航方向加速度传感器(5)安装在飞行器模型(3)的外表面上，安装位置与安装在飞行器模型(3)内表面的偏航方向振动发生器(4)相对应。