一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法
技术领域
本发明涉及飞行器弹性振动抑制领域，具体涉及一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法。本发明适用于弹性频率不确定性较大的飞行器。
背景技术
弹性振动抑制是飞行器自动驾驶仪设计的一个重要内容，能提高系统稳定性，并为自动驾驶仪所属分系统和单机提供良好的工作环境，保证系统可靠运行。
自动驾驶仪高频噪声的来源主要为飞行器自身弹性振动。以导弹为例，导弹电缆罩位置会导致Y向和Z向弹性频率存在差异，批量生产的每发导弹弹性频率也存在差异。这就要求控制系统在大不确定性频率范围内具有较强的弹性振动抑制能力。
传统的滤波器设计方法，针对一阶弹性频率范围，设计一个陷波滤波器，折衷选取一个频率点作为中心频率，由于弹性频率存在较大不确定性，弹性频率偏离滤波器中心频率，滤波效果明显下降。
本技术方案针对一阶弹性频率，通过在自动驾驶仪中采用双滤波器串联形式，形成一个滤波深度较深，宽度较宽的陷波滤波器，实现对飞行器较大不确定频率范围内达到较强的滤波效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法，针对飞行器弹性频率的大不确定性，实现对飞行器大不确定频率范围内达到较强的滤波效果。本发明通过采用双滤波器串联形式，保证在较宽的频率范围内有较强的滤波效果。
为了达到上述的目的，本发明提供一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法，根据飞行器一阶弹性频率范围[ω11ω12]，设计两个串联的滤波器，滤波器W11(s)和W12(s)的中心频率分别为ω11和ω12，通过调整滤波器W11(s)和W12(s)的参数，在[ω11ω12]频率范围内满足要求的衰减倍数。
上述一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法，其中，所述滤波器W11(s)和W12(s)的公式如下：
式中，Tn11、Td11是确定结构滤波器W11(s)中心频率的参数,ξn11、ξd11是确定结构滤波器W11(s)的陷波宽度和深度的参数；Tn12、Td12是确定结构滤波器W12(s)中心频率的参数,ξn12、ξd12是确定结构滤波器W12(s)的陷波宽度和深度的参数。
上述一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法，其中，所述滤波器W11(s)的深度和宽度不大于滤波器W12(s)的深度和宽度，滤波器参数满足以下公式：
ξd11≤ξd12
上述一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法，其中，所述通过调整滤波器W11(s)和W12(s)的参数在[ω11ω12]频率范围内满足要求的衰减倍数，公式如下：
A11(ω11)+A12(ω11)＜K
A11(ω12)+A12(ω12)＜K
式中：A11(ω11)为滤波器W11(s)在ω11处的幅值，单位dB；A12(ω12)为滤波器W12(s)在ω12处的幅值，单位dB；K为要求的衰减幅值,K<0，单位：dB。
与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：
(1)采用双滤波器串联方式，相比采用单一陷波滤波器形式，提高了一阶模态频率附近的滤波深度。
(2)该方法也可以应用于飞行器二阶、三阶滤波器的设计，以获得滤波频率更宽，滤波深度更大的效果。
(3)由于陷波滤波器W11(s)的中心频率相对较低，对稳定裕度的影响较大，设计的深度和宽度不大于滤波器W12(s)的深度和宽度，以减小滤波器对刚体稳定裕度的影响，提高系统稳定裕度。
附图说明
本发明的一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法由以下的实施例及附图给出。
图1为滤波器W11(s)的波特图；
图2为滤波器W12(s)的波特图；
图3为两个滤波器串联后的波特图；
图4为本发明与传统的单一滤波器方案对比图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的一种适应大不确定性频率的弹性振动抑制方法作进一步的详细描述。
以某飞行器为例对本方法实施步骤进行说明：
某飞行器一阶模态频率假设如下表，要求在35Hz～40Hz范围内滤波深度在-30dB以上，在一阶模态频率附近尽量提高滤波效果，适应生产过程中同型号各个飞行器的差异。
表1某飞行器模态频率
(1)根据飞行器一阶弹性频率范围[3540]，设计两个串联的滤波器，滤波器W11(s)和W12(s)的中心频率分别为35Hz和40Hz，例如采用以下参数，如图1，图2，滤波器中心频率分别为35Hz,40Hz。
式中：
(2)设计滤波器W11(s)的中心频率处的滤波深度约为-17dB(如图1)，设计W12(s)的中心频率处的滤波深度约为-20dB(如图2)，滤波器参数如下：
ξn11＝0.1
ξd11＝0.7
ξn12＝0.1
ξd12＝1.1
(3)滤波器W11(s)和W12(s)串联，在35Hz～40Hz处的衰减均超过-30dB(如图3)。与传统的单一滤波器对比，可以看出，本发明的双滤波器方案下，一阶频率附近滤波宽度明显优于单一滤波器方案(如图4)，滤波效果对比如表2。
例如某个飞行器实际Z向一阶模态频率为45Hz，与设计值存在差异，双滤波器串联方案的滤波效果为-25.8dB，单一滤波器方案滤波效果仅为18.8dB。双滤波器串联方案更能适应模态频率的不确定性。
表2滤波效果对比
本发明也可用于二阶、三阶滤波器设计。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
