[发明专利]一种振动模拟系统的随机振动模拟方法

摘要

本发明一种振动模拟系统的随机振动模拟方法属于振动模拟领域，涉及一种振动模拟系统的随机振动模拟方法。该方法采用振动模拟系统进行随机振动，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，作为目标控制信号。实时采集俯仰方向、偏航方向加速度信号，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。振动模拟系统由俯仰方向和偏航方向加速度传感器、俯仰方向和偏航方向振动发生器、飞行器模型、测力天平、支杆、计算机、信号放大器及实时控制器组成。该方法实现了振动信号的负反馈控制，提高了风洞试验中算法有效性和风洞试验的安全性，振动模拟精度高。

主权项

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。