基于BP神经网络模型的柔性喷管动力学仿真

薛牧遥，胡嘉鑫，张金尧，童 悦，李修明，郑 庆，任军学

(1 上海航天动力技术研究所，上海 200125;2 北京航空航天大学宇航学院，北京 100191)

0 引言

为实现导弹轨道调整与姿态控制，以柔性喷管为代表的推力矢量控制装置目前已得到了广泛应用。柔性喷管推力矢量系统主要由柔性接头、活动体、固定体以及与之相匹配的伺服控制系统所组成[1-6]。在柔性喷管推力矢量控制系统中，柔性接头对整个系统的动态特性起着决定性作用。柔性喷管是一种典型的非线性迟滞系统。由于柔性接头中的橡胶弹性件具有粘弹性特性，柔性接头在摆动时会在摆动角度和恢复力矩间产生迟滞现象[2]，并且迟滞曲线受到摆动振幅、摆动频率、工作压强、环境温度[2-3]等因素的影响，使得其动态特性十分复杂。准确描述柔性喷管在不同条件下的迟滞曲线，对于控制系统的精确控制有着重要意义。

描述迟滞现象的典型物理模型有定刚度定阻尼模型[5]、线性粘性阻尼模型[6]、混合阻尼模型[7-8]等。其中，定刚度定阻尼模型忽略了摆动振幅、频率、工作压强等条件对力矩的影响，不能满足柔性喷管推力矢量控制系统精确建模的需要；线性粘性阻尼模型适应柔性喷管摆动力矩，但在不同工况的能力(即泛化能力)方面仍然不足[6]；混合阻尼模型具有较好的泛化能力，但存在高频情况下阻尼成分系数发散的问题[7-8]。

神经网络模型由于具有逼近任意非线性函数，且不需要给出具体函数形式的优点，近年来被用于非线性迟滞系统建模中[9-10]。……