基于Hammerstein模型的非线性气动弹性系统辨识

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1、第45卷第1期2013年2月南京航空航天大学JournalofNanjingUniversityofAeronautics学＆A报stronautlCSVoI．45No．1Feb．2013基于Hammerstein模型的非线性气动弹性系统辨识李治涛韩景龙员海玮(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室。南京，210016)摘要：在非线性气动弹性系统的辨识中，Hammerstein模型常用束辨识系统的非线性部分，而假设其线性部分是已知的。本文以累积相干函数为准则，有效地选择非线性部分的基函数，减少辨识参数的数目；利用条件逆谱法得到系统线性部分的极点，并构造相应的

2、正交基函数；基于Hammerstein模型，建立谴非线性系统的参数化模型；用非迭代方法求解模型参数；从而提出了能够同时辨识系统线性和非线性部分的非遮代辨识算法。以俯仰方向含刚度五次非线性的二元翼段为例。验证了谈辨识方法的有效性。关键词：气动弹性；非线性辨识I条件逆谱法；Hammerstein模型；累积相干函数中圈分类号：V211．47文I-t标志码：A文章编号：l005—2615(Z013)01一OOl4·07IdentificationofNonlinearAeroelasticSystemsBasedonHammersteinModelLiZhitao，HanJi

3、nglong，YunHaiwei(StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics。Nanjing，210016，China)Abstract：Intheidentificationofnonlinearaeroelasticsystems，aHammersteinmodeliSusedforidentif—yingthenonlinearpartofthesystem，anditslinearpartisa

4、ssumedtobeknowninadvance．Thecumu一1ativecoherencefunctioniSconsideredasthecriterion，andthebasefunctionsofitsnonlinearpartiSef—fectivelychoseninordertoreducethenumberofidentifiedparameters．Thepolesofitslinearpartareobtainedbytheconditionedreversepathspectralmethod，andthecorrespondenceorth

5、onormalbasefunctionsareconstructed．TheparametricmodelofthesystemiSbuiltbasedonHammersteinmodel．Andtheparametersofthemodelaresolvedbyanon-iterativealgorithm．Thusanon-iterativealgorithmcapableofsimultaneouslyidentifyingthelinearandnonlinearpartsofthesystemisproposed．Thevalid—ityoftheident

6、ifyingmethodisverifiedbyusinganexampleofatwo-dimensionalairfoilwiththe5thnonlinearityofthestiffnessinthedirectionofthepitch．Keywords：aeroelastieity；nonlinearidentification；conditionedreversepathspectralmethod；Hammer—steinmodel；cumulativecoherencefunction随着各种新型结构飞行器概念的出现和对飞行器性能要求的不断提高，其结

7、构设计呈现出轻质柔软的特点。这种状况下的气动弹性问题经常具有明显的非线性特征。非线性因素在气动弹性系统中是普遍存在的，如结构中经常出现的材料非线性、几何非线性、间隙非线性等‘13；而激波与附面层相互作用、流动分离、不稳定涡流等It]均会引起气动非线性。这些非线性因素不仅影响系统的气动基金项目：国家自然科学基金(10872089，11102085)资助项目；高等学校博士点学科专项科研基金(20113218110002)资助项目。收稿日期：2012—01—10；修订日期：2012-03—09通信作者：韩景龙，男，教授，博士生导师，E-mail：hjlae