基于誤差控制的航空葉片橢圓形前后緣重建方法技術

本發明專利技術公開了一種基于誤差控制的航空葉片橢圓形前后緣重建方法，用于解決現有的葉片前緣高精度重建方法抗噪性能差的技術問題。技術方案是選定覆蓋葉片前緣或后緣的區域點；對區域點進行排序；對排序后的區域點進行三次樣條擬合；對所擬合的樣條曲線進行等弧長加密離散，并將始末離散點分別記為P0i、P1i；用最小二乘法對P0iP1i段離散點進行擬合，并將P0iP1i段與擬合橢圓相交處的始末離散點的分別記為P0(i+1)、P1(i+1)；計算離散點到第i次擬合橢圓的平均誤差εi；設定迭代控制誤差為ε，直到滿足εi≤ε時，迭代結束。本發明專利技術在最小二乘法進行擬合的基礎上，采用基于誤差控制的迭代擬合方法，對葉片橢圓形前后緣進行重建，避免了選定區域內非橢圓弧上的點參與擬合，提高了抗噪性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種航空葉片橢圓形前后緣重建方法，具體涉及一種。
技術介紹
葉片前后緣的形狀對整個葉片的氣動性能起著關鍵作用。傳統的前后緣一般設計成圓弧形，近年來隨著葉片研究的深入，眾多實驗和數值研究顯示，采用非圓弧形前緣，如橢圓形前緣可以明顯改善葉片的氣動性能。在基于測量數據的葉片橢圓形前后緣重建的過程中，待擬合的選定區域點可能包含葉盆、葉背上的點，如果將此非橢圓弧上的點參與擬合，會對前后緣重建產生很大的影響。文獻“葉片前緣高精度重建方法研究《航空動力學報》(2006，21 (4) =722-726)中的”公開了一種葉片前緣高精度重建方法，該方法提出基于帶約束的最小二乘方法對數據點進行擬合，然后用擬合的結果作為初值，由橢圓的極點-極線性質來確定橢圓的中心，進而求出橢圓的特征參數；同時，文中利用非橢圓弧上的出格點大大增大擬合誤差的特點，來確定出格點:以前緣點為中心，逐次增加數據點后進行橢圓擬合，計算橢圓特征參數的最大相對誤差；其中，相對誤差會隨著正常點的增多而減小，若增加某點前后擬合誤差增大許多倍(可設定閥值)，而繼續增加數據點，誤差沒有明顯減少，此點即是出格點；文中指出隨機噪聲產生的誤差不具備上述變化特點；因此，對于葉片包含噪聲的測量數據，利用該方法進行橢圓形前后緣重建存在一定困難
技術實現思路
為了克服現有葉片前緣高精度重建方法抗噪性能差的不足，本專利技術提供一種。該方法針對航空葉片的測量數據，在最小二乘法進行擬合的基礎上，采用基于誤差控制的迭代擬合方法，對葉片橢圓形前后緣進行重建。通過設定誤差對迭代擬合過程進行控制，盡可能地避免選定區域內非橢圓弧上的點參與擬合；在保證重建精度的前提下，具有較好的抗噪性能，可以提高葉片橢圓形前后緣的重建質量。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:一種，其特點是包括以下步驟:(I)讀入航空葉片的型線離散測量數據，選定覆蓋葉片前緣或后緣的區域點；(2)對區域點進行排序；(3)對排序后的區域點進行三次樣條擬合；(4)對所擬合的樣條曲線進行等弧長加密離散，并將始末離散點分別記為Pc^Pli ;(5)用最小二乘法對PtliPli段離散點進行擬合，并將PtliPli段與擬合橢圓相交處的始末離散點的分別記為 Po(1.l)、Pl (i+1) ;橢圓擬合方法如下:①當二次曲線f (x，y)=ax2+2bxy+cy2+2dx+2fy+g=0 滿足條件 b2-ac〈0 時，二次曲線f (x, y)表示為橢圓。式中，a, b，c，d，f，g為二次多項式方程的系數。設有n個數據APi(Xpyi)參與橢圓擬合，將基于代數距離的橢圓擬合轉化為如下帶約束的最小二乘問題，建立橢圓擬合的目標函數如下:本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于誤差控制的航空葉片橢圓形前后緣重建方法，其特征在于包括以下步驟：(1)讀入航空葉片的型線離散測量數據，選定覆蓋葉片前緣或后緣的區域點；(2)對區域點進行排序；(3)對排序后的區域點進行三次樣條擬合；(4)對所擬合的樣條曲線進行等弧長加密離散，并將始末離散點分別記為P0i、P1i；(5)用最小二乘法對P0iP1i段離散點進行擬合，并將P0iP1i段與擬合橢圓相交處的始末離散點的分別記為P0(i+1)、P1(i+1)；橢圓擬合方法如下：①當二次曲線f(x，y)=ax2+2bxy+cy2+2dx+2fy+g=0滿足條件b2?acminΣi=1nf(xi,yi)2s.t.b2-ac=-1②采用最小二乘法求得二次多項式方程的系數a，b，c，d，f，g后，得到擬合橢圓，橢圓幾何參數計算如下：橢圓圓心(x0，y0)：x0=cd-bfb2-ac,y0=af-bdb2-ac橢圓長軸ra：ra=2(af2+cd2+gb2-2bdf-acg)(b2-ac)[(a-c)2+4b2-(a+c)]橢圓短軸rb：rb=2(af2+cd2+gb2-2bdf-acg)(b2-ac)[-(a-c)2+4b2-(a+c)]旋轉角(6)計算離散點到第i次擬合橢圓的平均誤差εi：式中：j＝1，2，3，…，N，dj為第j個離散點到步驟(5)中所得擬合橢圓的距離，N為參與擬合的點數目；(7)設定迭代控制誤差為ε：對εi與ε進行比較，若εi≤ε，計算結束；否則，當εi>ε時，舍去第i次迭代后位于P0(i+1)P0i和P1(i+1)P1i之間非橢圓弧上的點；令i＝i+1，對P0iP1i間離散點重復步驟(5)的擬合，直到滿足εi≤ε時，迭代結束。FDA00002729137300016.jpg,FDA00002729137300017.jpg,FDA00002729137300021.jpg...

【技術特征摘要】
1.一種基于誤差控制的航空葉片橢圓形前后緣重建方法，其特征在于包括以下步驟: (1)讀入航空葉片的型線離散測量數據，選定覆蓋葉片前緣或后緣的區域點； (2)對區域點進行排序； (3)對排序后的區域點進行三次樣條擬合； (4)對所擬合的樣條曲線進行等弧長加密離散，并將始末離散點分別記為Pc^Pli； (5)用最小二乘法對PtliPli段離散點進行擬合，并將PtliPli段與擬合橢圓相交處的始末離散點的分別記為 Po(1.l)、Pl (i+1) ;橢圓擬合方...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程云勇，朱真真，汪文虎，王增強，楊杰，李維亮，李向欣，鄭佳，王麗雅，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：