專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于飛行器空氣動(dòng)力
技術(shù)領(lǐng)域：
，用于可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試。
背景技術(shù)：
：可變體飛行器是近年來(lái)迅速興起的一類(lèi)新飛行器。隨著飛行環(huán)境與任務(wù)的變化，可變體飛行器能如鳥(niǎo)類(lèi)等飛行生物一樣靈活改變自身形狀與尺寸，獲得實(shí)時(shí)最優(yōu)性能。由于其仿生飛行特性和空天應(yīng)用前景，可變體飛行器引起Cornell，Purdue等一流大學(xué)的興趣，受到NASA，DARPA等政府機(jī)構(gòu)的投資重視，促成LockheedMartin,NextGenAeronautics等空天公司的持續(xù)參與，成為近年空天科技領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)?？勺凅w飛行器作為一類(lèi)新飛行器，從其概念設(shè)計(jì)到初步設(shè)計(jì)再到詳細(xì)設(shè)計(jì)，全過(guò)程都與氣動(dòng)測(cè)試密不可分。氣動(dòng)測(cè)試能為可變體飛行器氣動(dòng)設(shè)計(jì)提供氣動(dòng)性能數(shù)據(jù)，也能為可變體飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供氣動(dòng)載荷數(shù)據(jù)，還能為可變體飛行器控制設(shè)計(jì)提供氣動(dòng)操穩(wěn)數(shù)據(jù)。目前已有的關(guān)于可變體飛行器的氣動(dòng)測(cè)試主要有MarmierP,WereleyN.MorphingwingsofasmallscaleUAVusinginflatableactuatorsforsweepcontrol.AlAAPaper2003-1802介紹了一種變掠翼飛行器的氣動(dòng)測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括一種來(lái)流速度下三種翼掠角布局的氣動(dòng)特性。SamuelJ,PinesD.Designandtestingofapneumatictelescopicwingforunmannedaerialvehicles.JournalofAircraft,2007,44(4):1088-1099介紹了一種伸縮翼的氣動(dòng)測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括三種來(lái)流速度下三種翼展長(zhǎng)布局的氣動(dòng)特性。以上關(guān)于可變體飛行器的氣動(dòng)測(cè)試的主要不足是這些測(cè)試局限于定常氣動(dòng)特性而未涉及非定常氣動(dòng)特性，難以全面提供可變體飛行器氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、控制設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的氣動(dòng)特性數(shù)據(jù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既能用于測(cè)試可變體飛行器不同氣動(dòng)布局的定常氣動(dòng)特性亦能用于測(cè)試可變體飛行器變體過(guò)程中的非定常氣動(dòng)特性的全面氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是一種可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象為可變體飛行器模型；系統(tǒng)依托的設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞以及內(nèi)置連接于可變體飛行器模型的氣動(dòng)測(cè)量天平和直接連接氣動(dòng)測(cè)量天平的天平支撐裝置；所述的系統(tǒng)包括變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、變體控制與采集器件、采樣起始觸發(fā)器件、氣動(dòng)采集器件、變體相關(guān)模塊、氣動(dòng)相關(guān)模塊、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞，用于為可變體飛行器模型生成所需來(lái)流，其實(shí)驗(yàn)段可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定通流；測(cè)試時(shí)，氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速包含零風(fēng)速和指定風(fēng)速兩部分測(cè)量?jī)?nèi)容；變體相關(guān)模塊，用于設(shè)置變體控制與采集策略，并將設(shè)置的策略和起始指令發(fā)送給變體控制與采集器件，將變體控制與采集器件發(fā)送的變體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)變體控制與采集器件發(fā)出的控制變體過(guò)程指令驅(qū)動(dòng)可變體飛行器模型變體，并測(cè)量可變體飛行器模型的變體測(cè)量數(shù)據(jù)；變體控制與采集器件，根據(jù)接收的起始指令發(fā)送起始信號(hào)給采樣起始觸發(fā)器件，預(yù)設(shè)的時(shí)間后接收采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始變體控制與采集，根據(jù)接收的變體控制策略發(fā)出控制變體過(guò)程指令給變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)接收的變體采集策略采集變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件的變體測(cè)量數(shù)據(jù)，并將變體測(cè)量數(shù)據(jù)處理為變體數(shù)據(jù)發(fā)送給變體相關(guān)模塊；采樣起始觸發(fā)器件，根據(jù)接收的變體控制與采集策略觸發(fā)氣動(dòng)采集器件開(kāi)始工作，其觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)可變體飛行器模型變體起始時(shí)間相對(duì)于氣動(dòng)采集時(shí)間定量延遲；氣動(dòng)采集器件，根據(jù)采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)以及接收的氣動(dòng)采集策略，采集氣動(dòng)測(cè)量天平的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給氣動(dòng)相關(guān)模塊；氣動(dòng)相關(guān)模塊，用于設(shè)置氣動(dòng)采集策略，將氣動(dòng)采集策略發(fā)送給氣動(dòng)采集器件，將氣動(dòng)采集器件采集的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)接收的變體數(shù)據(jù)、氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)以及氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞工作時(shí)的風(fēng)速、氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞控制測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)控制信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算測(cè)量對(duì)象的氣動(dòng)力和力矩系數(shù)，并輸出計(jì)算結(jié)果。所述的可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下(2.1)接收變體數(shù)據(jù)、零風(fēng)速及指定風(fēng)速下氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)，通過(guò)插值方法實(shí)現(xiàn)變體數(shù)據(jù)與氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度一致與準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)；(2.2)對(duì)零風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，然后對(duì)零風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)各分量進(jìn)行迭代處理，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)各分量進(jìn)行迭代處理，將上述指定風(fēng)速時(shí)與零風(fēng)速時(shí)迭代處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)并通過(guò)直接消減獲得純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)；(2.3)將純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)從天平軸系轉(zhuǎn)換為風(fēng)軸系下；(2.4)根據(jù)風(fēng)軸系下的純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算氣動(dòng)力和力矩系數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本發(fā)明通過(guò)將系統(tǒng)中具有物理因果關(guān)系的變體過(guò)程與氣動(dòng)特性變化過(guò)程相關(guān)聯(lián)，設(shè)計(jì)了變體相關(guān)子系統(tǒng)與氣動(dòng)相關(guān)子系統(tǒng)的通信策略，并通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)了這種通信策略，使得系統(tǒng)既能用于測(cè)試可變體飛行器不同氣動(dòng)布局外形的定常氣動(dòng)特性，亦能用于測(cè)試可變體飛行器變體全過(guò)程中的非定常氣動(dòng)特性，可全面提供可變體飛行器氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、控制設(shè)計(jì)過(guò)程中所需的可變體飛行器風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中的氣動(dòng)性能、氣動(dòng)載荷、氣動(dòng)操穩(wěn)數(shù)據(jù)。(2)本發(fā)明通過(guò)考慮可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試相對(duì)于固定外形飛行器氣動(dòng)測(cè)試的新特征，設(shè)計(jì)了包含變體數(shù)據(jù)插值、氣動(dòng)數(shù)據(jù)濾波、分量數(shù)據(jù)迭代、對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)消減等核心步驟的處理流程，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了這種處理流程，使得系統(tǒng)能對(duì)可變體飛行器變體過(guò)程中的非定常氣動(dòng)特性測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確處理。圖1為本發(fā)明的可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明的變體相關(guān)模塊流程圖；圖3為本發(fā)明的氣動(dòng)相關(guān)模塊流程圖；圖4為本發(fā)明的可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊流程圖；圖5為本發(fā)明的可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)使用步驟流程圖。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象為可變體飛行器模型，其氣動(dòng)布局可實(shí)現(xiàn)受控的大尺度變化，其在系統(tǒng)中內(nèi)置連接變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、內(nèi)置連接氣動(dòng)測(cè)量天平、通過(guò)空氣媒介聯(lián)系氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞。系統(tǒng)依托的設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞以及內(nèi)置連接于可變體飛行器模型的氣動(dòng)測(cè)量天平和直接連接氣動(dòng)測(cè)量天平的天平支撐裝置。所述的氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞用于為可變體飛行器模型生成所需來(lái)流，其實(shí)驗(yàn)段可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定通流，其在系統(tǒng)中通過(guò)空氣媒介聯(lián)系可變體飛行器模型、通過(guò)空氣媒介聯(lián)系天平支撐裝置、通過(guò)空氣媒介聯(lián)系風(fēng)速控制單元。所述的氣動(dòng)測(cè)量天平用于測(cè)量可變體飛行器模型所受的氣動(dòng)力與力矩，其測(cè)量參數(shù)可實(shí)現(xiàn)六分量覆蓋，其在系統(tǒng)中被內(nèi)置連接于可變體飛行器模型、直接連接天平支撐裝置、通過(guò)采集線(xiàn)連接氣動(dòng)采集器件。所述的天平支撐裝置用于剛性支撐氣動(dòng)測(cè)量天平，其內(nèi)部空間可實(shí)現(xiàn)天平相關(guān)走線(xiàn)，其在系統(tǒng)中直接連接氣動(dòng)測(cè)量天平、直接連接姿態(tài)控制單元、通過(guò)空氣媒介聯(lián)系氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞。對(duì)于氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞來(lái)講一般都包含一個(gè)風(fēng)速控制單元和風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)、姿態(tài)控制單元和姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)，本發(fā)明中依托的風(fēng)洞同樣需要具備這樣的功能。其中，風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)用于設(shè)置風(fēng)速控制策略，其人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)風(fēng)速控制相關(guān)輸入與輸出，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接風(fēng)速控制單元、通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊(本發(fā)明中該模塊存儲(chǔ)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中)。風(fēng)速控制單元用于控制氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞內(nèi)空氣速度，其控制信號(hào)可實(shí)現(xiàn)反饋，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)、通過(guò)空氣媒介聯(lián)系氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞。姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)用于設(shè)置姿態(tài)控制策略，其人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制相關(guān)輸入與輸出，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接姿態(tài)控制單元、通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊(計(jì)算機(jī))。姿態(tài)控制單元用于控制可變體飛行器模型姿態(tài)，其控制信號(hào)可實(shí)現(xiàn)反饋，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)、直接連接天平支撐裝置。本發(fā)明系統(tǒng)包括變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、變體控制與采集器件、采樣起始觸發(fā)器件、氣動(dòng)采集器件、變體相關(guān)模塊、氣動(dòng)相關(guān)模塊、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；當(dāng)然上述各模塊可以存儲(chǔ)在單獨(dú)的計(jì)算機(jī)中，也可以在一臺(tái)計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)各部分功能。下面首先介紹本發(fā)明系統(tǒng)的物理連接關(guān)系變體相關(guān)計(jì)算機(jī)(變體相關(guān)模塊)用于設(shè)置變體控制與采集策略、存儲(chǔ)變體數(shù)據(jù)，其人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)變體控制與采集相關(guān)輸入與輸出，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接變體控制與采集器件、通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)(可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊)。變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件用于驅(qū)動(dòng)變體過(guò)程、測(cè)量變體數(shù)據(jù)，其驅(qū)動(dòng)與測(cè)量可實(shí)現(xiàn)同步，其在系統(tǒng)中被內(nèi)置連接于可變體飛行器模型、通過(guò)控制線(xiàn)和采集線(xiàn)連接變體控制與采集器件。變體控制與采集器件用于控制變體過(guò)程、采集變體數(shù)據(jù)，其控制與采集可實(shí)現(xiàn)同步，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接變體相關(guān)計(jì)算機(jī)(變體相關(guān)模塊)、通過(guò)控制線(xiàn)和采集線(xiàn)連接變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接采樣起始觸發(fā)器件。采樣起始觸發(fā)器件用于觸發(fā)氣動(dòng)采集器件開(kāi)始工作，其觸發(fā)信號(hào)可實(shí)現(xiàn)變體起始時(shí)間相對(duì)于氣動(dòng)采集時(shí)間的定量延遲，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接變體控制與采集器件、通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接氣動(dòng)采集器件。氣動(dòng)采集器件用于采集氣動(dòng)數(shù)據(jù)，其所采氣動(dòng)數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)可實(shí)現(xiàn)變體前、變體中、變體后的全面覆蓋，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接氣動(dòng)相關(guān)計(jì)算機(jī)(氣動(dòng)相關(guān)模塊)、通過(guò)采集線(xiàn)連接氣動(dòng)測(cè)量天平、通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接采樣起始觸發(fā)器件。氣動(dòng)相關(guān)計(jì)算機(jī)(氣動(dòng)相關(guān)模塊)用于設(shè)置氣動(dòng)采集策略、存儲(chǔ)氣動(dòng)數(shù)據(jù)，其人機(jī)交互界面可實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)采集相關(guān)輸入與輸出，其在系統(tǒng)中通過(guò)信號(hào)線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)連接氣動(dòng)采集器件、通過(guò)數(shù)據(jù)線(xiàn)連接可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)(可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊)。下面介紹本發(fā)明系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程(一)變體相關(guān)模塊變體相關(guān)模塊，用于設(shè)置變體控制與采集策略，并將設(shè)置的策略和起始指令發(fā)送給變體控制與采集器件，將變體控制與采集器件發(fā)送的變體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊。如圖2所示，變體相關(guān)模塊的實(shí)現(xiàn)流程為首先通過(guò)輸入通信端口變量值來(lái)選擇通信端口，接著輸入通信速率，然后輸入變體周期數(shù)與變體周期時(shí)長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行變體參數(shù)設(shè)置，接著輸入變體采集頻率，然后通過(guò)輸入變體方式變量值來(lái)選擇變體方式(變體方式包括正弦式變體和線(xiàn)性規(guī)律變體，前者使飛行器變體特征參數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)正弦式變化，后者使飛行器變體特征參數(shù)隨時(shí)間呈現(xiàn)線(xiàn)性規(guī)律變化)，接著判斷變體方式并進(jìn)行相應(yīng)的變體驅(qū)動(dòng)建模(即建立數(shù)學(xué)模型，用于描述變體驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行規(guī)律與變體特征參數(shù)變化規(guī)律之間的關(guān)系)，然后發(fā)送變體控制與采集策略和起始指令給變體控制與采集器件(此變體控制與采集策略包括變體周期數(shù)、變體周期時(shí)長(zhǎng)、變體采集頻率、變體方式、變體驅(qū)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，此起始指令促使變體控制與采集器件發(fā)送起始信號(hào)給采樣起始觸發(fā)器件，再由采樣起始觸發(fā)器件發(fā)送觸發(fā)信號(hào)給氣動(dòng)采集器件，此時(shí)氣動(dòng)采集開(kāi)始，N秒5秒)后變體控制與采集開(kāi)始)，N秒后接收變體數(shù)據(jù)，接著將變體數(shù)據(jù)輸出到文件，然后判斷變體結(jié)束與否，若結(jié)束則發(fā)送變體數(shù)據(jù)文件至可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊，若未結(jié)束則返回執(zhí)行“接收變體數(shù)據(jù)”這一步驟，并循環(huán)至結(jié)束。(二)變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)變體控制與采集器件發(fā)出的控制變體過(guò)程指令驅(qū)動(dòng)可變體飛行器模型變體，并測(cè)量可變體飛行器模型的變體測(cè)量數(shù)據(jù)。變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件采用集成機(jī)電裝置以縮小體積便于內(nèi)置于可變體飛行器模型中，此集成機(jī)電裝置包括電機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測(cè)量電路。電機(jī)接收變體控制與采集器件發(fā)出的控制變體指令后啟動(dòng)，通過(guò)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)驅(qū)動(dòng)變體，同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)引起測(cè)量電路中電阻變化(類(lèi)似于滑線(xiàn)變阻器原理)，因而測(cè)量電路可得到變化的電信號(hào)作為變體測(cè)量數(shù)據(jù)。上述集成機(jī)電裝置可購(gòu)買(mǎi)工業(yè)直線(xiàn)執(zhí)行器。(三)變體控制與采集器件變體控制與采集器件，根據(jù)接收的起始指令發(fā)送起始信號(hào)給采樣起始觸發(fā)器件，N秒后接收采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始變體控制與采集，根據(jù)接收的變體控制策略發(fā)出控制變體過(guò)程指令給變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)接收的變體采集策略采集變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件的變體測(cè)量數(shù)據(jù)，并將變體測(cè)量數(shù)據(jù)處理為變體數(shù)據(jù)發(fā)送給變體相關(guān)模塊。變體控制與采集器件采用帶有RS-232口的集成電路。變體控制與采集器件對(duì)變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件實(shí)施閉環(huán)控制發(fā)出控制變體過(guò)程指令后，電機(jī)啟動(dòng)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始工作，測(cè)量電路同時(shí)開(kāi)始變體采集，采集得到的變體測(cè)量數(shù)據(jù)被處理成變體特征參數(shù)用于控制電機(jī)運(yùn)行。(四)采樣起始觸發(fā)器件采樣起始觸發(fā)器件，根據(jù)接收的變體控制與采集策略觸發(fā)氣動(dòng)采集器件開(kāi)始工作，其觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)可變體飛行器模型變體起始時(shí)間相對(duì)于氣動(dòng)采集時(shí)間定量延遲。采樣起始觸發(fā)器件采用高低電平發(fā)生器，在接收到變體控制與采集器件的信號(hào)后，將輸出端變?yōu)楦唠娖剑瑲鈩?dòng)采集器件在接收到此高電平觸發(fā)后開(kāi)始?xì)鈩?dòng)采集，N秒后，將輸出端變?yōu)榈碗娖?，變體控制與采集器件在接收到此低電平觸發(fā)后開(kāi)始變體控制與采集。(五)氣動(dòng)采集器件氣動(dòng)采集器件，根據(jù)采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)以及接收的氣動(dòng)采集策略，采集氣動(dòng)測(cè)量天平的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給氣動(dòng)相關(guān)模塊。氣動(dòng)采集器件采用高速數(shù)據(jù)采集卡可以購(gòu)買(mǎi)到。(六)氣動(dòng)相關(guān)模塊氣動(dòng)相關(guān)模塊，用于設(shè)置氣動(dòng)采集策略，將氣動(dòng)采集策略發(fā)送給氣動(dòng)采集器件，將氣動(dòng)采集器件采集的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊。如圖3所示，氣動(dòng)相關(guān)模塊的實(shí)現(xiàn)流程為首先通過(guò)輸入通信端口變量值來(lái)選擇通信端口，接著輸入通信速率，接著輸入氣動(dòng)采集頻率，氣動(dòng)采集開(kāi)始后接收氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，接著將氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)輸出到文件，然后判斷氣動(dòng)采集結(jié)束與否，若結(jié)束則發(fā)送氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)文件至可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊，若未結(jié)束則返回執(zhí)行“接收氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)”這一步驟，并循環(huán)至結(jié)束。(七)可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)接收的變體數(shù)據(jù)、氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)以及氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞工作時(shí)的風(fēng)速、測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算測(cè)量對(duì)象的氣動(dòng)力與力矩系數(shù)，并輸出計(jì)算結(jié)果。如圖4所示，可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊的實(shí)現(xiàn)流程為首先讀取變體數(shù)據(jù)文件，接著讀取零風(fēng)速時(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)文件，然后讀取指定風(fēng)速時(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)文件(在可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試中，每一組測(cè)試包括零風(fēng)速時(shí)測(cè)試與指定風(fēng)速時(shí)測(cè)試，以便對(duì)指定風(fēng)速時(shí)所得氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的可變體飛行器模型重力的影響作出處理)，接著通過(guò)插值方法解決變體數(shù)據(jù)與氣動(dòng)數(shù)據(jù)的采樣頻率差異問(wèn)題(采樣頻率的差異會(huì)導(dǎo)致變體數(shù)據(jù)文件與氣動(dòng)數(shù)據(jù)文件的長(zhǎng)度不一致，需插值處理)，然后對(duì)零風(fēng)速時(shí)的六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波(周?chē)h(huán)境的噪聲信號(hào)、結(jié)構(gòu)振動(dòng)的高頻信號(hào)、涉電硬件的電磁信號(hào)等因素可能導(dǎo)致氣動(dòng)測(cè)量天平所得的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)含有不必要的頻率成分，需濾波處理)，然后對(duì)零風(fēng)速時(shí)的六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的六分量氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代(氣動(dòng)測(cè)量天平所得氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)為復(fù)雜電路的多個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間的電壓值，需利用天平分量耦合算法即天平公式進(jìn)行迭代處理)，然后將指定風(fēng)速時(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)與零風(fēng)速時(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)并通過(guò)直接消減獲得純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)(即對(duì)指定風(fēng)速時(shí)所得氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的可變體飛行器模型重力的影響作出處理)，接著將純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)從天平軸系轉(zhuǎn)換為風(fēng)軸系(氣動(dòng)測(cè)量天平所得氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)為針對(duì)天平軸系的六分量數(shù)據(jù)，需轉(zhuǎn)換為針對(duì)風(fēng)軸系的六分量數(shù)據(jù)，即前三個(gè)分量為氣動(dòng)力分量、后三個(gè)分量為氣動(dòng)力矩分量)，然后計(jì)算氣動(dòng)力和力矩系數(shù)，最后通過(guò)圖形進(jìn)行所需輸出(例如作出升力系數(shù)隨變體特征參數(shù)變化的曲線(xiàn))。下面介紹本發(fā)明系統(tǒng)的具體使用步驟(如圖5所示)(1)按照?qǐng)D1所示進(jìn)行系統(tǒng)連接。具體連接方式見(jiàn)前面系統(tǒng)中相關(guān)介紹。(2)進(jìn)行系統(tǒng)初始化為風(fēng)速控制單元、姿態(tài)控制單元、變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、氣動(dòng)測(cè)量天平、變體控制與采集器件、采樣起始觸發(fā)器件、氣動(dòng)采集器件、變體相關(guān)計(jì)算機(jī)、氣動(dòng)相關(guān)計(jì)算機(jī)、風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)、姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)供電，將變體相關(guān)計(jì)算機(jī)、氣動(dòng)相關(guān)計(jì)算機(jī)、風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)、姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)，將變體相關(guān)模塊、氣動(dòng)相關(guān)模塊、風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)內(nèi)風(fēng)速控制模塊、姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)內(nèi)姿態(tài)控制模塊、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行設(shè)置，將可變體飛行器模型姿態(tài)調(diào)節(jié)為零俯仰角、零側(cè)滑角、零滾轉(zhuǎn)角，將可變體飛行器模型氣動(dòng)布局調(diào)節(jié)為基準(zhǔn)氣動(dòng)布局。(3)進(jìn)行風(fēng)速控制指定一個(gè)風(fēng)速，將其輸入風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面，運(yùn)行風(fēng)速控制模塊；觀察風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)；當(dāng)風(fēng)速相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)風(fēng)速數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)，結(jié)束風(fēng)速控制。(4)進(jìn)行姿態(tài)控制為可變體飛行器模型指定一個(gè)姿態(tài)，將其輸入姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面，運(yùn)行姿態(tài)控制模塊；觀察姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù)；當(dāng)姿態(tài)相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)，結(jié)束姿態(tài)控制。(5)進(jìn)行采樣觸發(fā)為可變體飛行器模型指定一個(gè)變體控制與采集策略，將其輸入變體相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面，運(yùn)行變體控制與采集模塊，此時(shí)變體相關(guān)計(jì)算機(jī)發(fā)送信號(hào)到變體控制與采集器件，變體控制與采集器件發(fā)送信號(hào)到采樣起始觸發(fā)器件，采樣起始觸發(fā)器件發(fā)送信號(hào)到氣動(dòng)采集器件，開(kāi)始?xì)鈩?dòng)采集，指定時(shí)間后開(kāi)始變體與變體采集；觀察變體相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)變體數(shù)據(jù)；當(dāng)變體相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的實(shí)時(shí)變體數(shù)據(jù)穩(wěn)定時(shí)，結(jié)束變體控制，此時(shí)變體采集自動(dòng)結(jié)束。(6)進(jìn)行采樣終止變體控制與采集結(jié)束指定時(shí)間后，通過(guò)氣動(dòng)相關(guān)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互界面的氣動(dòng)采集模塊終止氣動(dòng)采集。(7)按照?qǐng)D4所示進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。具體處理方式見(jiàn)前面系統(tǒng)中相關(guān)介紹。本發(fā)明未詳細(xì)說(shuō)明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。權(quán)利要求1.一種可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象為可變體飛行器模型；系統(tǒng)依托的設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞以及內(nèi)置連接于可變體飛行器模型的氣動(dòng)測(cè)量天平和直接連接氣動(dòng)測(cè)量天平的天平支撐裝置；所述的系統(tǒng)包括變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、變體控制與采集器件、采樣起始觸發(fā)器件、氣動(dòng)采集器件、變體相關(guān)模塊、氣動(dòng)相關(guān)模塊、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞，用于為可變體飛行器模型生成所需來(lái)流，其實(shí)驗(yàn)段可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定通流；測(cè)試時(shí)，氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞內(nèi)的風(fēng)速包含零風(fēng)速和指定風(fēng)速兩部分測(cè)量?jī)?nèi)容；變體相關(guān)模塊，用于設(shè)置變體控制與采集策略，并將設(shè)置的策略和起始指令發(fā)送給變體控制與采集器件，將變體控制與采集器件發(fā)送的變體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)變體控制與采集器件發(fā)出的控制變體過(guò)程指令驅(qū)動(dòng)可變體飛行器模型變體，并測(cè)量可變體飛行器模型的變體測(cè)量數(shù)據(jù)；變體控制與采集器件，根據(jù)接收的起始指令發(fā)送起始信號(hào)給采樣起始觸發(fā)器件，預(yù)設(shè)的時(shí)間后接收采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)信號(hào)開(kāi)始變體控制與采集，根據(jù)接收的變體控制策略發(fā)出控制變體過(guò)程指令給變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件，根據(jù)接收的變體采集策略采集變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件的變體測(cè)量數(shù)據(jù)，并將變體測(cè)量數(shù)據(jù)處理為變體數(shù)據(jù)發(fā)送給變體相關(guān)模塊；采樣起始觸發(fā)器件，根據(jù)接收的變體控制與采集策略觸發(fā)氣動(dòng)采集器件開(kāi)始工作，其觸發(fā)信號(hào)實(shí)現(xiàn)可變體飛行器模型變體起始時(shí)間相對(duì)于氣動(dòng)采集時(shí)間定量延遲；氣動(dòng)采集器件，根據(jù)采樣起始觸發(fā)器件的觸發(fā)以及接收的氣動(dòng)采集策略，采集氣動(dòng)測(cè)量天平的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)直接發(fā)送給氣動(dòng)相關(guān)模塊；氣動(dòng)相關(guān)模塊，用于設(shè)置氣動(dòng)采集策略，將氣動(dòng)采集策略發(fā)送給氣動(dòng)采集器件，將氣動(dòng)采集器件采集的氣動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并發(fā)送給可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊，根據(jù)接收的變體數(shù)據(jù)、氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)以及氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞工作時(shí)的風(fēng)速、氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞控制測(cè)量對(duì)象的姿態(tài)控制信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算測(cè)量對(duì)象的氣動(dòng)力和力矩系數(shù)，并輸出計(jì)算結(jié)果。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于所述的可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如下(2.1)接收變體數(shù)據(jù)、零風(fēng)速及指定風(fēng)速下氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)，通過(guò)插值方法實(shí)現(xiàn)變體數(shù)據(jù)與氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度一致與準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)；(2.2)對(duì)零風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波，然后對(duì)零風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)各分量進(jìn)行迭代處理，接著對(duì)指定風(fēng)速時(shí)的氣動(dòng)測(cè)量天平測(cè)量的數(shù)據(jù)各分量進(jìn)行迭代處理，將上述指定風(fēng)速時(shí)與零風(fēng)速時(shí)迭代處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)并通過(guò)直接消減獲得純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)；(2.3)將純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)從天平軸系轉(zhuǎn)換為風(fēng)軸系下；(2.4)根據(jù)風(fēng)軸系下的純粹氣動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算氣動(dòng)力和力矩系數(shù)。全文摘要一種可變體飛行器氣動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)的測(cè)試對(duì)象為可變體飛行器模型；系統(tǒng)依托的設(shè)備包括氣動(dòng)測(cè)量風(fēng)洞以及內(nèi)置連接于可變體飛行器模型的氣動(dòng)測(cè)量天平和直接連接氣動(dòng)測(cè)量天平的天平支撐裝置；所述的系統(tǒng)包括變體驅(qū)動(dòng)與測(cè)量器件、變體控制與采集器件、采樣起始觸發(fā)器件、氣動(dòng)采集器件、變體相關(guān)模塊、氣動(dòng)相關(guān)模塊、可變體飛行器氣動(dòng)綜合數(shù)據(jù)處理模塊；本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，既能用于測(cè)試可變體飛行器不同氣動(dòng)布局的定常氣動(dòng)特性亦能用于測(cè)試可變體飛行器變體過(guò)程中的非定常氣動(dòng)特性。文檔編號(hào)G01M9/06GK102353513SQ20111025331公開(kāi)日2012年2月15日申請(qǐng)日期2011年8月31日優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日發(fā)明者李鋒,白鵬,陳錢(qián)申請(qǐng)人:中國(guó)航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院