風洞馬赫數(shù)的建模與辨識.pdf

1、風洞是飛行器設計初期進行空氣動力學實驗的設備，在進行高速空氣動力試驗時，風洞系統(tǒng)的馬赫數(shù)穩(wěn)定性和控制精度對實驗效果起著決定性的作用，高精度的馬赫數(shù)模型對于風洞系統(tǒng)中流速的控制具有十分重要的意義。本文以SJ-30風洞為研究對象進行建模分析。
　　在對風洞系統(tǒng)的氣動結構、空氣環(huán)流以及吹風試驗特點詳細分析的基礎上，研究了影響風洞系統(tǒng)馬赫數(shù)的兩個因素總壓和靜壓，確定了通過建立總壓和靜壓這兩個模型來間接得到馬赫數(shù)的建模方法。針對風洞系統(tǒng)非線

2、性、強耦合、時變等特點，由于非線性自回歸滑動平均模型具有逼近精度高、結構簡單、收斂速度快等優(yōu)點，采用NARMAX模型分別對總壓和靜壓進行建模。
　　NARMAX模型的變量階次對模型的精度具有重要影響。為了確定NARMAX模型的變量階次，引入相空間重構理論中嵌入維和延遲時間的概念，首先采用互信息算法分別確定總壓和靜壓模型輸入變量的最佳采樣間隔，然后利用偽鄰近點法確定各模型變量的階次，最后通過仿真分析確定了總壓和靜壓的模型參數(shù)。

3、>　　針對三種試驗工況的實驗數(shù)據(jù)，采用基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡的NNSYSID工具箱分別對總壓和靜壓NARMAX模型進行辨識，實驗結果驗證了基于互信息法確定變量采樣間隔和基于偽鄰近點法確定模型階次的合理性。為了達到模型的精度要求，針對風洞運行過程起動充壓階段、穩(wěn)壓階段、穩(wěn)馬赫數(shù)階段三個階段的工藝特點，分階段建立總壓和靜壓模型并進行辨識，實驗結果驗證了分階段模型對于提高馬赫數(shù)的模型精度具有重要作用。
　　采用NARMAX模型對風洞系統(tǒng)馬赫數(shù)