一种自动寻找固体火箭发动机频率特性积分时间点的方法

摘要

本发明提出一种自动寻找固体火箭发动机频率特性积分时间点的方法，首先找到每个正弦波信号的起始零点时间，再根据频率点顺序和每个频率点对应得正弦波个数，取每个频率值下波形个数的一半(不为整数时向下取整)，选后半段作为积分段，积分段对应的开始时间和结束时间即为频率特性积分时间点，这样即可找到所有频率特性积分时间点。采用本方法自动寻找频率特性积分时间点，只需依序输入所有频率值及其对应的波形个数，以及采集得到的指令正弦波信号最大值和最小值、指令信号开始时间和结束时间，按照方法运行即可找到所有频率特性积分时间点，时间由30分钟锐减到2秒，大大提高了数据处理效率，降低了劳动强度，也使得人工处理由于疲劳而出错的可能不再出现。

说明书

技术领域

本发明属于固体火箭发动机测试技术领域，具体为一种自动寻找固体火箭发动机频率特性积分时间点的方法。

背景技术

在固体火箭发动机测试过程中，进行频率特性处理时需要利用试验数据求取喷管摆动和发动机的谐振频率，目前惯用的技术方法是：求出作动器位移、作动器压差、喷管摆角对应输入作动器指令信号的幅频和相频特性，绘出对数频率特性曲线，进而得到喷管摆动和发动机的谐振频率。

作动器指令信号为一连串不同频率的正弦波信号，对于同步采集的喷管摆角信号和指令信号，需要确定频率特性积分时间点，而目前在固体火箭发动机测试中都是采用手动方法：绘制采集的指令正弦波信号图，手动找出每个频率点后一半个数正弦波作为积分段，积分段对应的开始时间和结束时间即为频率特性积分时间点。

发明内容

要解决的技术问题

现有技术为手动寻找频率特性积分时间点，当遇到频率点数多，波形数量大时，手动方法变的很费时间，处理一次就耗时半小时，出错概率也加大。本发明就是要采用自动化算法，找到所有频率特性积分时间点，提高效率。

技术方案

本发明解决问题的思路是：

首先找到每个正弦波信号的起始零点时间，再根据频率点顺序和每个频率点对应得正弦波个数，取每个频率值下波形个数的一半(不为整数时向下取整)，选后半段作为积分段，积分段对应的开始时间和结束时间即为频率特性积分时间点，这样即可找到所有频率特性积分时间点。

根据上述思路，本发明的技术方案为：

所述一种自动寻找固体火箭发动机频率特性积分时间点的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在固体火箭发动机测试试验过程中，以n点/秒采集指令信号，采集到的指令正弦波信号幅度最大值为max，最小值为min，指令信号开始时间为starttime，结束时间为endtime；并根据输入的指令信号，确定指令信号的所有频率值，及每个频率对应的波形个数；指令信号最大频率为mHz；

步骤2：从指令信号开始时间到结束时间，依次找到所有满足以下两个条件中任意一个条件的数据点，并得到数据点对应的时间：

条件1：数据点的数据值大于0.4max+0.6min，而且在其之前紧连的n/5m个数据点的数据值都小于0.4max+0.6min；

条件2：数据点的数据值小于0.6max+0.4min，而且在其之后紧连的n/5m个数据点的数据值都大于0.6max+0.4min；

步骤3：按照步骤2得到的数据点的先后顺序，从得到的第二个数据点开始，计算第2k个和第2k+1个数据点对应时间的平均值，k＝1,2,…，得到所有指令信号正弦波的结束时间；

步骤4：根据指令信号每个频率值的先后顺序，确定每个频率值积分段的起始时间和结束时间：

对于第t个频率值，将该频率值对应的波形个数和之前所有频率值的波形个数相加，得到第t个频率值对应的波形个数累加值；

利用第t个频率值对应的波形个数累加值减去第t个频率值对应的波形个数的半值，得到第t个频率值积分段的正弦波起始波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波起始波形的开始时间；

利用第t个频率值对应的波形个数累加值得到第t个频率值积分段的正弦波结束波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波结束波形的结束时间。

有益效果

采用本方法自动寻找频率特性积分时间点，只需依序输入所有频率值及其对应的波形个数，以及采集得到的指令正弦波信号最大值max和最小值min、指令信号开始时间和结束时间，按照自动算法运行程序即可马上找到所有频率特性积分时间点，时间由30分钟一次锐减到2秒，大大提高了数据处理效率，降低了劳动强度，也使得人工处理由于疲劳而出错的可能不再出现。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：指令信号正弦波波形示意图；

图2：实施例中指令信号正弦波示意图；

图3：实施例中所有指令正弦波结束时间；

图4：实施例中每个频率值对应的波形个数累加值；

图5：实施例中每个频率值积分段的开始时间和结束时间。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的目的是能够根据采集的指令信号正弦波的幅值、起始及结束时间，以及指令信号正弦波的频率点顺序和每个频率点对应得正弦波个数自动找出频率特性积分时间点，原理如下：采集的指令信号为一连串不同频率的正弦波信号，信号有一定的干扰，但其幅值是相同的，在一个正弦波的上升段找出第一个大于-20％幅值的数据点和最后一个小于一个+20％幅值的数据点，同一个上升段第一个大于-20％幅值的数据点对应时间和紧随其后的最后一个小于一个+20％幅值的数据点对应时间的平均值作为下一个正弦波信号的起始时间，如图1所示；再根据频率点顺序和每个频率点对应得正弦波个数，取每个频率值下波形个数的一半(不为整数时向下取整)，选后半段作为积分段，积分段对应的开始时间和结束时间即为频率特性积分时间点。

一个正弦波的上升段第一个大于-20％幅值的数据点这样找：当前数据点数据值大于-20％幅值，而且在其之前紧连的数个数据点数据都小于-20％幅值；一个正弦波的上升段最后一个小于一个+20％幅值的数据点这样找：当前数据点数据值小于+20％幅值，而且在其之后紧连的数个数据点数据都大于+20％幅值。

基于上述原理，本发明的具体步骤为：

步骤1：在固体火箭发动机测试试验过程中，以n点/秒采集指令信号，采集到的指令正弦波信号幅度最大值为max，最小值为min，指令信号开始时间为starttime，结束时间为endtime；并根据输入的指令信号，确定指令信号的所有频率值，及每个频率对应的波形个数；指令信号最大频率为mHz；

步骤2：从指令信号开始时间到结束时间，依次找到所有满足以下两个条件中任意一个条件的数据点，并得到数据点对应的时间：

条件1：数据点的数据值大于0.4max+0.6min，而且在其之前紧连的n/5m个数据点的数据值都小于0.4max+0.6min；

条件2：数据点的数据值小于0.6max+0.4min，而且在其之后紧连的n/5m个数据点的数据值都大于0.6max+0.4min；

步骤3：按照步骤2得到的数据点的先后顺序，从得到的第二个数据点开始，计算第2k个和第2k+1个数据点对应时间的平均值，k＝1,2,…，得到所有指令信号正弦波的结束时间，也即下一个正弦波的开始时间；

步骤4：根据指令信号每个频率值的先后顺序，确定每个频率值积分段的起始时间和结束时间：

对于第t个频率值，将该频率值对应的波形个数和之前所有频率值的波形个数相加，得到第t个频率值对应的波形个数累加值；

利用第t个频率值对应的波形个数累加值减去第t个频率值对应的波形个数的半值(不为整数时向下取整)，得到第t个频率值积分段的正弦波起始波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波起始波形的开始时间；

利用第t个频率值对应的波形个数累加值得到第t个频率值积分段的正弦波结束波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波结束波形的结束时间。

本实施例中以5000点/秒采集指令信号，指令信号最大频率为50Hz，采集到的指令信号正弦波最大值为0.235，最小值为-0.2243，指令信号开始时间为21.6s，结束时间为32.1s，如图2所示。指令信号依次包含：0.5，1，1.592，2.387，3.183五个频率值，其依次对应的波形个数为：2，2，3，3，3。

从指令信号开始时间到结束时间，依次找到所有满足以下两个条件中任意一个条件的数据点，并得到数据点对应的时间：

条件1：数据点的数据值大于-0.04058，而且在其之前紧连的20个数据点的数据值都小于-0.04058；

条件2：数据点的数据值小于0.05128，而且在其之后紧连的20个数据点的数据值都大于0.05128。

按照上面得到的数据点的先后顺序，从得到的第二个数据点开始，计算第2k个和第2k+1个数据点对应时间的平均值，k＝1,2,…，得到所有指令信号正弦波的结束时间，也即下一个正弦波的开始时间；如图3所示。

根据指令信号每个频率值的先后顺序，确定每个频率值积分段的起始时间和结束时间：

对于第t个频率值，将该频率值对应的波形个数和之前所有频率值的波形个数相加，得到第t个频率值对应的波形个数累加值；累加值如图4所示。

利用第t个频率值对应的波形个数累加值减去第t个频率值对应的波形个数的半值(不为整数时向下取整)，得到第t个频率值积分段的正弦波起始波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波起始波形的开始时间；利用第t个频率值对应的波形个数累加值得到第t个频率值积分段的正弦波结束波形顺序号，并根据步骤3得到的所有指令信号正弦波的结束时间，确定第t个频率值积分段的正弦波结束波形的结束时间。结果如图5所示。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。