间隙非线性气动弹性系统的辨识

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaNov．252012V01．33No．112002．2009ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：Hhkxb．buaaedu．C13hkxb@buaaedu．crl文章编号：1000—6893(2012)11—2002—08间隙非线性气动弹性系统的辨识李治涛，韩景龙*南京航空航天大学机械结构强度与振动国家重点实验室，江苏南京210016摘要：间隙非线性气动弹性系统有非常丰富的动力学特征。由于工程实际中间隙不易准确测量甚至无法测量，通常需要通过辨识来建立其数学模型，其中间隙开关

2、点位置是辨识问题中的难点。本文利用间隙开关点将间隙非线性系统区分为3个线性子系统，用Hammerstein模型表示其非线性部分，构造了开关点的迭代序列；并采用非迭代和迭代相结合的方法进行求解，从而成功获得包含间隙开关点在内的该系统所有模型参数；以间隙非线性的二元翼段为例．验证了该辨识方法的有效性。关键词：气动弹性；间隙非线性；系统辨识；Hammerstein模型；开关点中图分类号：V211．47文献标识码：A气动弹性力学中的非线性主要来自于气动力和结构。激波与附面层相互作用、流动分离、不稳定涡流等均会引起气动非线性；而结构中经常出现材料非线性、几何非线性、间隙非线性等。间

3、隙一般存在于失效的控制面铰链或松的铰链连接处[1。。带有间隙非线性的气动弹性系统有非常丰富的动力学特征，国内外学者对此做了大量的研究‘26

4、。研究间隙气动弹性系统的动力学特征，首先需要建立其准确的数学模型。由于工程实际中间隙大小不易准确测量，还有诸如螺栓连接等造成的间隙[53甚至都无法测量，因此其数学模型经常需要通过辨识的方法来建立。如文献[73和文献[8]分别采用5次多项式和双曲正切函数来辨识间隙非线性气动弹性系统。文献[6]指出，问隙开关点位置在间隙模型中起着重要作用，它不仅影响间隙非线性动力学系统的分叉点位置，而且还影响其动力学特征。因此由文献[7]和文献[8-3辨

5、识所得的模型，由于人为去掉了间隙开关点，其动力学特征将与原系统具有本质区别。最近，文献[9]提出了一种采用非参数方法辨识间隙开关点的方法。该方法需要给出核函数的带宽，而带宽参数的选取需要很强的工程经验且对所得的间隙开关点的位置具有显著影响。本文针对间隙非线性气动弹性系统，利用间隙开关点能将间隙非线性系统区分为3个线性子系统的特征，用Hammerstein模型表示其非线性部分，构造了开关点的迭代序列；并采用非迭代和迭代相结合的方法进行求解，成功获得了该系统的模型参数。以俯仰方向含间隙非线性的二元翼段为例，验证了该辨识方法的有效性。1问题建模忽略后缘控制面结构影响的间隙非线性

6、二元翼段[10。如图1所示，该模型的运动方程n叩为收稿日期：20”·11·17；退修日期：2012-01-15；录用日期：2012-05—23；网络出版时间：2012—06—1508：35网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929．V．201206150835．001，htm

7、基金项目：国家自然科学基金(10872089)；高等学校博士学科点专项科研基金(20113218110002)*通讯作者Tel：025—84896484E-mail：hjlae@nuaa．educn礅愚撂武lLiZT。HanJL，Identificationofanon

8、linearaeroelasticsystemwithfreeptay?ActaAeronautieaetAstronauticaSinica。20t2，33(11)：2002-2009．李治涛。韩景龙闻咪非线性气动弹性系统的辨识．航空学报．2012．33(11)：2002-2009i孕治褥等：19隙非线性气动弹性系统的辨识2003=========——================================一一一一：：『mmza6]『矗]+『Go]降]+M：(a)，杰。为线性刚度系数；。mxob]Ia]J≯hoqr-LaJL,ifkh0I-h0-．1。：A一[一

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