一种姿轨控发动机电磁特性分析评估方法技术

本发明专利技术提供了一种姿轨控发动机电磁特性分析评估方法，首先进行复杂电磁环境模型建模、电磁敏感器件模型建模，并对模型参数化；根据复杂电磁环境模型的性质判断其为辐射类问题或是传导类问题，分类后结合参数化的模型进行电磁特性分析；将仿真分析的结果进行参数敏感度分析，确定输入参数与输出响应之间的确定性关系；将仿真数据和结构数据进行比对，进行反向参数标定；再根据标定后的参数修正，直接对输入参数进行赋值环境模型和器件模型，返回步骤三重新进行仿真分析；对比仿真数据和测试数据进行仿真可信度评估。本发明专利技术能够提供了全面的稳健性/可靠性评估与参数优化分析。面的稳健性/可靠性评估与参数优化分析。

【技术实现步骤摘要】
一种姿轨控发动机电磁特性分析评估方法


[0001]本专利技术属于电磁
，涉及一种电磁特性分析评估方法。

技术介绍

[0002]姿轨控发动机电磁特性分析评估技术的核心任务是评估电磁特性耦合模型的可信度。电磁特性耦合仿真模型可信度直接影响电磁特性数据与模型的可用性。国外重要的电磁特性模型软件通过大量实测数据的校核验证，已使建模精度不断提高。美军长期高度关注模型可信度的量化分析研究，以准确评估不确定输入对模型最终准确性的影响。
[0003]目前国内形成了目标及其环境电磁特性实验室认可的程序文件，完成了部分电磁模型和测量系统校核、验证和确认(VV&A)的实施，提高了目标与环境电磁特性模型和数据的可信度，但是缺乏真实动态电磁特性测量数据的校核验证。利用国内目标进行验模试验需要统筹安排、多方配合，实施起来困难较大，而利用外军电磁特性实测数据验模，关键数据匮乏，难以进行有效验证，因此电磁特性模型和数据的可信度不高。
[0004]姿轨控电磁环境效应建模(简称为效应建模)的过程就是对电磁环境要素与姿轨控发动机性能的关联关系进行数学抽象并建立模型的过程，主要牵涉到三个方面：环境要素、姿轨控发动机系统和关联关系。其中，环境要素、姿轨控发动机系统是建模研究的对象，关联关系是二者建立联系的纽带，效应建模的目的就是构建能够准确反映电磁环境要素与姿轨控发动机系统性能之间关联关系的姿轨控发动机系统模型。
[0005]效应建模的核心思想是在研究要素对姿轨控发动机系统影响机理的基础上，对环境要素对姿轨控发动机系统影响的作用机理、关键环节和关键参数进行归纳梳理，建模时突出重点、合理简化，使得构建的模型能够真实、敏感地反映出关键环节和关键参数的作用，从而尽可能逼真地模拟、复现环境要素对雷达的影响过程和影响效应。并以影响效应作为建模时，重点模块筛选和建模粒度的指南。
[0006]而目前对于姿轨控发动机电磁特性分析评估，因缺少系统能够被广泛认可的方案，而存在诸多问题，基于此，提供一种合理可靠的姿轨控发动机电磁特性分析评估方法就显得尤为必要。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种姿轨控发动机电磁特性分析评估方法，能够提供了全面的稳健性/可靠性评估与参数优化分析。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
[0009]步骤一、复杂电磁环境模型建模，电磁敏感器件模型建模；复杂电磁环境模型指的是针对姿轨控发动机各工况的电磁兼容试验环境，包括微波暗室内壁、吸波材料、试验台、线缆、天线等，通过集成姿轨控发动机电磁特性分析评估方法的软件平台的前处理模块对它们的三维结构建模并赋予相应的材料属性进行建模；电磁敏感器件模型指的是PCB板各层走线及其上的各种型号的阻容感器件、模拟器件、数字器件等，通过为它们配置相应的阻
容感值和接口性能文件。
[0010]步骤二、模型参数化；其中包括结构参数化、材料参数化、频谱参数化；
[0011]步骤三、根据复杂电磁环境模型的性质判断其为辐射类问题或是传导类问题，分类后结合参数化的模型进行电磁特性分析；
[0012]步骤四、将仿真分析的结果进行参数敏感度分析，确定输入参数与输出响应之间的确定性关系；
[0013]步骤五、将仿真数据和结构数据进行比对，进行反向参数标定；再根据标定后的参数修正，直接对输入参数进行赋值环境模型和器件模型，返回步骤三重新进行仿真分析；
[0014]步骤六、对比仿真数据和测试数据进行仿真可信度评估。
[0015]所述的步骤四输入参数包括：
[0016]1)电磁兼容性方面：空基载体下对姿轨控发动机的电源线传导耦合，频率范围10kHz～10MHz；
[0017]2)雷电方面：指间接雷击干扰信号，间接雷电对姿轨控发动机的影响，电场强度6
×
106/(1+R2/50)1/2V/m，磁场强度3.2
×
104A/m；
[0018]3)电磁干扰方面：机载电子战平台中有源干扰和无源干扰对姿轨控发动机的影响，频率范围30MHz～40GHz，功率为1W～10MW；
[0019]4)高功率电磁方面：高功率电磁和电磁脉冲武器对姿轨控发动机的影响，高功率电磁频率范围300MHz～300GHz，电磁脉冲频率500MHz～10GHz；功率为1MW。
[0020]所述的步骤四输出参数包括：
[0021]待测/待仿真量为对应的端口电压或者电流，定义端口电压的测试值为U
t
，端口电流的测试值为I
t
，端口电压的仿真值为U
c
，端口电流的测试值为I
c
。
[0022]所述的步骤四中：参数敏感度分析首先对参数的设计空间进行扫描，评估输出响应对输入参数的敏感程度，识别重要性参数；其中的关键技术是高效率的样本空间采样技术和高质量样本空间生成技术，在参数敏感度分析的同时建立高质量的响应面用以描述输出响应与输入参数之间的关系。
[0023]所述的步骤四中：在参数敏感度分析的同时，采用数值拟合方法建立描述响应参数与输入参数关系的函数，即响应面；其拟合模型包括一次、二次多项式回归，一次、二次、插值型移动最小二乘法等；通过预测质量指标CoD和CoP来对拟合精度进行评价。
[0024]所述的步骤六中，计算仿真可信度的方法为：设x、y分别为仿真数据和试验数据中的随机变量，其样本数据分别为{x
i
,i＝1,2,
…
,N1}和{y
i
′
,i
′
＝1,2,
…
,N2}，其总体分布函数分别是F(x)、G(y)，则首先检验两个随机变量是否服从同一概率分布；根据F(x)、G(y)的分布特性已知性与否，选用相应的检验方法；如果经过检验，两个总体分布函数F(x)、G(y)服从同一分布，则此时需要对两个随机变量的样本数据进行统计特征值的检验，首先分别计算两组采样值的均值检验统计量：
[0025][0026][0027][0028][0029]应用t检验法，计算均值检验统计量，T是具有(N1+N2‑
2)个自由度的t分布：
[0030][0031]如果检验统计量T<t1‑
α/2
＝t
α/2
，则接受假设，认为在显著水平α下仿真数据与试验数据的均值无显著性差异；其中t
α/2
可以根据可信度α查t分布表得到。
[0032]本专利技术的有益效果是：提供了全面的稳健性/可靠性评估与参数优化分析能力：
[0033]1)参数敏感度分析：CoD、CoI、COP、CC等指标精确而客观地衡量随机变量对响应的影响程度。
[0034]2)多学科优化：先进的单目标、多目标、多参数优化算法，全局和局部的自适应响应面方法可大大提高多变量工程优化问题的求解效率。
[0035]3)稳健本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种姿轨控发动机电磁特性分析评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、复杂电磁环境模型建模，电磁敏感器件模型建模；复杂电磁环境模型指的是针对姿轨控发动机各工况的电磁兼容试验环境，包括微波暗室内壁、吸波材料、试验台、线缆、天线等，通过集成姿轨控发动机电磁特性分析评估方法的软件平台的前处理模块对它们的三维结构建模并赋予相应的材料属性进行建模；电磁敏感器件模型指的是PCB板各层走线及其上的各种型号的阻容感器件、模拟器件、数字器件等，通过为它们配置相应的阻容感值和接口性能文件。步骤二、模型参数化；其中包括结构参数化、材料参数化、频谱参数化；步骤三、根据复杂电磁环境模型的性质判断其为辐射类问题或是传导类问题，分类后结合参数化的模型进行电磁特性分析；步骤四、将仿真分析的结果进行参数敏感度分析，确定输入参数与输出响应之间的确定性关系；步骤五、将仿真数据和结构数据进行比对，进行反向参数标定；再根据标定后的参数修正，直接对输入参数进行赋值环境模型和器件模型，返回步骤三重新进行仿真分析；步骤六、对比仿真数据和测试数据进行仿真可信度评估。2.根据权利要求1所述的姿轨控发动机电磁特性分析评估方法，其特征在于，所述的步骤四输入参数包括：1)电磁兼容性方面：空基载体下对姿轨控发动机的电源线传导耦合，频率范围10kHz～10MHz；2)雷电方面：指间接雷击干扰信号，间接雷电对姿轨控发动机的影响，电场强度6
×
106/(1+R2/50)1/2V/m，磁场强度3.2
×
104A/m；3)电磁干扰方面：机载电子战平台中有源干扰和无源干扰对姿轨控发动机的影响，频率范围30MHz～40GHz，功率为1W～10MW；4)高功率电磁方面：高功率电磁和电磁脉冲武器对姿轨控发动机的影响，高功率电磁频率范围300MHz～300GHz，电磁脉冲频率500MHz～10GHz；功率为1MW。3.根据权利要求1所述的姿轨控发动机电磁特性分析评估方法，其特征在于，所述的步骤四输出参数包括：待测/待仿真量为对应的端口电压或者电流，定义端口电压的测试值为U
t
，端口电流的测试值为I
t

【专利技术属性】
技术研发人员：张东，王栋，赵荣，马键，齐毅，刘革麟，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：