基于matlabappdesigner的姿控动力系统力学环境试验条件设计系统的制作方法

本发明属于力学环境试验条件设计领域，特别涉及一种基于matlab appdesigner的姿控动力系统力学环境试验条件设计系统。

背景技术：

1、在航天航空工程领域中，姿控动力系统的力学环境试验条件设计以及系统中搭载的各单机的力学环境试验条件设计是姿控动力系统总体设计环节中必不可少的一环，对于姿控动力系统的力学环境试验条件设计以及其搭载的各单机的力学环境试验条件设计对与姿控动力系统产品质量影响非常大，所设计得条件不论产生“过试验”还是“欠试验”都是不允许的。为了保证力学环境试验条件设计的准确性，设计人员需要进行大量的曲线数据处理以及复杂的公式计算，这不但增加了总体设计的难度，并且降低了设计效率。现有的商用软件中，针对力学环境试验条件设计的求解器少之又少，大部分基于matlab appdesigner工具实现的设计系统均未涉及航空航天姿控动力系统力学环境试验条件设计方向，并且在力学环境试验条件设计方向上，现有的设计系统及方法也较少并没有完整的、统一的路线。因此，需要一款操作简便，处理快捷，针对性强的姿控动力系统力学环境试验条件设计系统及方法来减少庞大的设计计算量，提高计算精度与效率，并且具有较强的通用性。

技术实现思路

1、本发明所解决的技术问题是提供一种基于matlab app designer的姿控动力系统力学环境试验条件设计系统，解决了人工计算需要进行大量的曲线数据处理以及复杂的公式计算难度大效率低以及目前无针对姿控动力系统力学环境试验条件的设计系统的问题。

2、本发明采用的技术方案是：一种基于matlab app designer的姿控动力系统力学环境试验条件设计系统，根据第一次力学环境试验以及系统试车试验得出的响应数据进行功率谱密度以及冲击响应谱分析得到每个测量点的频域响应曲线形成目标包络曲线，通过目标包络曲线对姿控动力系统力学环境试验条件设计系统进行系统参数修正用于下一次试车试验前姿控动力系统以及系统中的各单机所经过的力学环境试验，所述姿控动力系统力学环境试验条件设计系统包括psd拐点数值计算模块、srs拐点数值计算模块、曲线表格设计模块、曲线显示模块；

3、所述系统具体操作流程为：

4、步骤1、拐点计算模块的选择，根据发动机点火动作时序类型选取对应的psd或srs标签，并对应进入该标签下的拐点数值计算模块；

5、步骤2、正增益/负增益的选择，根据目标包络曲线选择需要进行正增益设定或负增益设定，并选择相应的正增益/负增益标签；

6、步骤3、根据步骤1和2的选择不同对应进入四种拐点计算模块其中之一，四种拐点计算模块分别为psd正增益拐点数值计算、psd负增益拐点数值计算、srs正增益拐点数值计算和srs负增益拐点数值计算，所述拐点计算模块包括增益设置模块、psd或srs上限/下限选择模块、psd或srs上限/下限设置模块、上限频率设置模块、下限频率设置模块、结果生成模块、结果显示模块和数值清理模块；

7、步骤4、进入拐点计算模块后的参数设定，

8、步骤4.1、在增益设置模块输入期望设计的正增益/负增益数值；

9、步骤4.2、在psd上限/下限或srs上限/下限选择模块中的下拉菜单选择数据类型y_up或y_down，并在psd上限/下限或srs上限/下限设置模块中输入对应设计psd或设计srs值；

10、步骤4.3、按照期望设计频率点分别在上限频率设置模块以及下限频率设置模块中输入对应的拐点频率f_up与f_down，在所有设计参数输入完毕后，按下结果生成模块按钮，结果会显示在下方对应的结果显示模块中；

11、步骤5、曲线表格设计模块设定，曲线表格设计模块包括频率设置模块和幅值设置模块，在对应步骤4计算结束后，按照所设计的各频率点频率值，在频率设置模块中分别输入对应频率点数值，并按照所涉及的psd或srs对应数值，在幅值设置模块中分别输入对应的幅值数值；

12、步骤6、曲线显示模块操作，所述曲线显示模块包括坐标区模块、绘制曲线模块和清空曲线模块，点击绘制曲线模块按钮后首先选择需要对比的目标文件psd或srs曲线，在曲线数据导入完成后，坐标区模块中会自动显示在曲线表格设计模块中输入的对应设计曲线以及之前所选择的对比文件曲线，点击清空曲线模块按钮后，能够清空当前显示的曲线数据，坐标区模块会显示为空白。

13、优选的，步骤3所述数值清理模块，点击数值清理模块按钮后，拐点计算模块中所有显示数据会清空并显示为0。

14、优选的，步骤3所述结果生成模块通过定义全局函数以及按钮回调函数互相调用实现，其中，全局函数通过app.xx.value获取目标参数的数值，通过switch case选择语句对app.dropdown.value选择的下拉菜单名称进行选择，当下拉菜单名称为y_up时，计算幅值下限并赋值app.result.text从而实现结果显示模块和当前对应标签显示当前得到的结果以及结果标签名称功能；当下拉菜单名称为y_down时，计算幅值上限并赋值app.result.text从而实现结果显示模块和当前对应标签显示当前得到的结果以及结果标签名称功能；按钮回调函数通过点击结果生成模块的结果生成按钮来调用目标全局函数用于实现结果的数值赋值。

15、优选的，步骤4.3所述结果显示模块前的对应标签会自动显示当前得到的结果标签名称。

16、优选的，步骤6所述绘制曲线模块通过定义全局函数以及按钮回调函数互相调用实现，其中全局函数通过matlab中uigetfile（）函数打开文件选择对话框来获取对比文件曲线文件格式为.txt的数据名称以及路径，并通过load（fullfile（））函数导入文件全部数据并设定第一列数据为频率，第二列数据为幅值，通过app.xx.value语句获取步骤5的曲线表格设计模块中输入的曲线设计参数，通过连续的if条件选择语句来决定曲线表格中使用的数据个数，并通过plot（）函数同时绘制对比文件曲线和设计曲线；按钮回调函数通过点击绘制曲线模块按钮来调用目标全局函数用于实现曲线的显示以及对比功能。

17、优选的，步骤3中所述psd正/负增益拐点数值计算公式为

18、；

19、其中，n1为psd目标包络曲线斜率，n1为正则为正增益，n1为负则为负增益；

20、y1和y2为psd目标包络曲线的纵坐标值；

21、f1和f2为横坐标值，根据目标包络曲线拐点以及变化趋势得出，以psd目标包络曲线的第一个峰值点的频率值取为f1，目标包络曲线的峰值最大点对应的频率值取为f2。

22、优选的，所述srs正/负增益拐点数值计算公式为：

23、 ；

24、其中，n2为srs目标包络曲线斜率，n2为正则为正增益，n2为负则为负增益；

25、g1和g2为srs目标包络曲线纵坐标值；

26、f3和f4为横坐标值，根据目标包络曲线拐点以及变化趋势得出，以srs目标包络曲线的第一个峰值点的频率值取为f3，目标包络曲线的峰值最大点对应的频率值取为f4。

27、本发明的有益效果是：

28、1、本发明在windows下，以matlab语言、matlab app designer为工具，仅需要选择对应选项以及输入关键参数即可实现对姿控动力系统力学环境试验条件的快速设计，并可视化呈现分析结果与结果对比。

29、2、由于现场条件的非确定性，在一些系统监测主机中无法保证软件安装的广泛性，而使用matlab app designer进行设计后的软件可以进行自定义封装并在没有安装matlab的计算机上使用，增加了设计系统软件的通用性。