专利名称：一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于动力学模型修正技术领域，具体涉及一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置。
背景技术：
空间飞行器的形状不规则、部段间连接关系复杂，因此不能参照现有火箭简化成离散的空间梁模型，需建立详细的空间板壳模型，并模拟部段间传力路线及连接刚度。在空间飞行器动特性模型修正时，待修正的参数较多，单凭经验很难 确定对频率和振型等敏感的参数，因此手工模型修正工作量大，且很难取得理想的效果。现有的火箭动特性模型修正工作是设计员根据工程经验、手工对结构各部段的厚度、直径、材料弹性模量、转动惯量等质量特性或刚度数据进行修改。并记录每次调整的参数及计算结果的变化趋势，最终修正出满足优化目标或地面试验结果的火箭模型。由于往往凭借工程经验或手工修改，因此，现有技术对空间飞行器的动力学模型修正效率极低、效果不佳。
发明内容本实用新型的目的是解决现有技术对空间飞行器的动力学模型修正效率极低、效果不佳的问题，提供一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置。本实用新型是这样实现的一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，包括模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块；模型和数据采集模块分别与相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块连接；相关性计算模块还与灵敏度计算模块连接。如上所述的灵敏度计算模块包括优化目标获取模块和待修正参数获取模块；优化目标获取模块与模型和数据采集模块、相关性计算模块和待修正参数获取模块连接；待修正参数获取模块还与模型修正模块连接。如上所述的模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块均采用现有技术通过工控机、通用计算机或智能处理芯片实现。本实用新型的有益效果是本实用新型的装置采用相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块，实现了对空间飞行器的动力学模型修正的快速、高效、准确修正，将设计员从简单重复劳动中解脱出来，提高了工作效率。本实用新型的装置也可适用于火箭的动特性模型修正、火箭或空间飞行器的结构刚度优化。
图I是本实用新型的一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置的结构原理图；[0012]图2是图I中灵敏度计算模块的结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置进行介绍如图I所示，一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，包括模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块。模型和数据采集模块分别与相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块连接，它采集待修正的空间飞行器动特性模型和空间飞行器动特性试验数据，并将采集到的空间飞行器动特性模型和空间飞行器动特性试验数据发送给相关性计算模块和灵敏度计算模块，将待修正的空间飞行器动特性模型发送给模型修正模块。此处的试验数据是对真实空间飞行器产品进行地面试验得到的模态试验数据，包括频率、振型和阻尼数据，待修正的空间飞行器动特性模型是基于真实空间飞行器产品的质量和刚度分布采用现有技术得到的有限元理论模型。采集待修正的空间飞行器动特性有限元模型和空间飞行器动特性试验数据可采用现有技术实现。相关性计算模块还与灵敏度计算模块连接，它根据第一步得到的空间飞行器动特性模型和空间飞行器动特性试验数据进行相关性计算，并根据相关性计算结果判断有限元模型与试验数据的相近程度，进而决定是否需要进行模型修正。若需要修正，则进一步确定空间飞行器动特性试验数据与空间飞行器动特性模型模态的阶次对应关系，然后将上述对应关系发送给灵敏度计算模块。在本实施例中，相关性计算模块采用相关性准则进行相关性计算。此处的相关性准则包括频率和振型相关性、模态置信度(MAC)、模态比例因子(MSF)以及模态正交性(EVO)。一般采用模态置信度进行相关性计算。采用相关性准则进行相关性计算可采用现有技术实现。相关性计算模块进行相关性计算得到模态置信度(MAC)，若当MAC < O. 8时，需要进行模型修正；否则，模型满足要求，不需要进行模型修正。确定空间飞行器动特性试验数据与空间飞行器动特性模型的模态对应关系可采用现有技术实现。此处的模态是指待修正的空间飞行器动特性模型各阶次的频率、振型和阻尼。灵敏度计算模块还与模型修正模块连接。如图2所示，灵敏度计算模块包括优化目标获取模块和待修正参数获取模块。优化目标获取模块与模型和数据采集模块、相关性计算模块和待修正参数获取模块连接，它根据来自模型和数据采集模块的待修正的空间飞行器动特性模型和空间飞行器动特性试验数据、来自相关性计算模块的空间飞行器动特性试验数据与待修正的空间飞行器动特性模型模态阶次的对应关系，确定待修正的空间飞行器动特性模型的模态的优化目标，并将得到的待修正的空间飞行器动特性模型的模态的优化目标发送给待修正参数获取模块。此处的优化目标包括频率、振型和质量，该优化目标可以是与上述阶次对应的根据空间飞行器动特性试验数据，也可以是预先存储的目标值，根据实际需要确定。待修正参数获取模块还与模型修正模块连接，它根据接收到的待修正的空间飞行器动特性模型的模态的优化目标计算优化目标对待修正参数的变化梯度得到敏感程度数据，并将敏感程度数据由大到小排序，然后将其中前20%的数据对应的参数作为待修正参数发送给模型修正模块。此处的待修正参数包括结构质量特性、静力位移、固有频率、振型和频响函数等。灵敏度计算模块将待修正的空间飞行器动特性模型的模态的优化目标和待修正的空间飞行器动特性模型的待修正参数发送给模型修正模块连接。此处的灵敏度计算可以采用现有技术实现。模型修正模块根据接收到的待修正的空间飞行器动特性模型、待修正的空间飞行器动特性模型的模态的优化目标和待修正参数，对待修正的空间飞行器动特性模型进行修正，得到新空间飞行器的有限元模型。在本实施例中，模型修正模块调整待修正的空间飞行器动特性模型的待修正参数，将待修正的空间飞行器动特性模型的模态计算结果与优化目标相匹配，两者的相对偏差小于预先设定的阈值时修正结束，得到新空间飞行器的有限元模型。阈值一般取5% -10%。此处的调整是指增大减小参数值，一般调整的幅度为正负10%。模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块均采用现有技术通过工控机、通用计算机或智能处理芯片实现。本实用新型的装置采用相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块，实现了对空间飞行器的动力学模型修正的快速、高效、准确修正，将设计员从简单重复劳动中解脱出来，提高了工作效率。本实用新型的装置也可适用于火箭的动特性模型修正、火箭或空间飞行器的结构刚度优化。
权利要求1.ー种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，其特征在于包括模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块；模型和数据采集模块分别与相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块连接；相关性计算模块还与灵敏度计算模块连接。
2.根据权利要求I所述的ー种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，其特征在于所述的灵敏度计算模块包括优化目标获取模块和待修正參数获取模块；优化目标获取模块与模型和数据采集模块、相关性计算模块和待修正參数获取模块连接；待修正參数获取模块还与模型修正模块连接。
3 .根据权利要求I或2所述的ー种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，其特征在干所述的模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块均采用现有技木通过エ控机、通用计算机或智能处理芯片实现。
专利摘要属于动力学模型修正技术领域，具体涉及一种适用于空间飞行器的动力学模型修正装置，解决现有技术对空间飞行器的动力学模型修正效率极低、效果不佳的问题。它包括模型和数据采集模块、相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块；模型和数据采集模块分别与相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块连接；相关性计算模块还与灵敏度计算模块连接。本实用新型的装置采用相关性计算模块、灵敏度计算模块和模型修正模块，实现了对空间飞行器的动力学模型修正的快速、高效、准确修正，将设计员从简单重复劳动中解脱出来，提高了工作效率。本实用新型的装置也可适用于火箭的动特性模型修正、火箭或空间飞行器的结构刚度优化。
文档编号G06F17/50GK202372981SQ20112041735
公开日2012年8月8日 申请日期2011年10月27日 优先权日2011年10月27日
发明者廉永正, 彭慧莲, 徐庆红, 朱礼文, 杨炜平, 林宏, 王明宇 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京宇航系统工程研究所