[发明专利]一种基于光纤光栅传感器和机翼模态的柔性基线动态预测方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅传感器和机翼模态的柔性基线动态预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、利用对称粘贴于机翼上下表面测点处的光纤光栅传感器，测量机翼发生动态形变时的应变量；

步骤二、利用机翼仿真模型提取的机翼模态信息求解机翼应变量到位移量的模态转移矩阵，再利用模态转移矩阵和步骤一中测量机翼动态形变时的测点应变量求解横向、轴向位移量和柔性基线量；

步骤三、根据求解得到的柔性基线量确定柔性基线模型阶数和动态参数，得到动态模型；再根据动态模型对柔性基线量进行超前预测估计，实现对动态形变下柔性基线的预测输出；

所述步骤二中，包括以下步骤：

(1)首先，在机翼结构参数已知条件下利用仿真软件构建机翼仿真模型，由机翼仿真模型提取的轴向应变模态矩阵[ψ_u]、轴向位移模态矩阵和横向位移模态矩阵得出轴向转移矩阵DST_u和横向转移矩阵DST_w：

(2)然后，以机翼自身重力作用下的变形状态为初始状态，利用光纤光栅传感器实测的应变量求取受力作用下的轴向和横向位移量：

其中，表示光纤光栅传感器测量所得的N个测点处应变值，dy、dz分别是机翼受力变形相对于初始重力状态的轴向、横向位移量；

(3)最后，根据求解得到的轴向、横向位移量，借助坐标转换原理计算求取柔性基线量；

所述步骤三中，包括以下步骤：

(1)首先，根据光纤光栅应变解调频率选定柔性基线量预测的单位数组长度，将由实测应变量转换而来的基线量序列分割为多个包含相同个数基线值的基线量单位数组；

(2)根据基线量单位数组利用AIC准则确定模型阶数；

(3)利用由实测应变量转换而来的基线量单位数组对柔性基线模型参数识别，得到柔性基线模型；

(4)利用柔性基线模型对基线量进行多次递推预测，得到的基线预测值组成的预测数组；

(5)向后选取(1)中下一组由实测应变量转换而来的基线量单位数组，重复步骤(3)(4)，即实现模型参数随实测值变化的柔性基线动态模型；

(6)最后，由该柔性基线动态模型实现对动态形变下柔性基线的预测输出；

所述步骤三的步骤(3)中，对柔性基线模型参数识别的方法如下：

(1)首先，将n时刻待预测的基线值表示为前p个时刻由实测应变转换而来的基线值的组合如下式：

其中，是x(n)的预测值，x(n)是n时刻的实测值，即由x(n)过去的p个时刻的实测值预测当前值x(n)，式中a_i是模型参数；

(2)然后，引入x(n)在由实测应变转换来的基线量单位数组长度内的自相关函数为：

其中，N是用于模型参数辨识的由实测应变转换来的基线量单位数组长度，0≤n≤N-1，基于该数组的自相关函数序列与模型参数序列写成如下矩阵方程形式：

(3)最后，对该矩阵方程利用Levinson-Durbin递推算法解算求模型参数a₁,a₂,a₃,..,a_p，最终结果使误差达到最小。