大尺寸飛行器質(zhì)量特性測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、飛行器的質(zhì)量特性參數(shù)包括質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動慣量和慣性積,這些參數(shù)的準確測量是人們精確控制飛行器的前提,因此質(zhì)量特性參數(shù)測量一直以來受到各國的重視。近年來隨著軍工國防事業(yè)的發(fā)展,飛行器在尺寸和形狀上都有著前所未有的突破,由此引發(fā)了對大尺寸飛行器相關(guān)技術(shù)的研究,其中就包括質(zhì)量特性參數(shù)測量技術(shù)。
  為提高大尺寸飛行器質(zhì)量特性參數(shù)測量精度,本文從測量方法改進及優(yōu)化技術(shù)、稱重傳感器標定技術(shù)、位姿誤差修正技術(shù)三方面進行了研究,具體內(nèi)容如下:<

2、br>  針對傳統(tǒng)測量方法在大尺寸飛行器質(zhì)心測量過程中的缺陷,提出了質(zhì)心柔性測量方法。該方法通過引入三維坐標測量設(shè)備,利用其整平功能和精確測量空間目標位置的優(yōu)勢,能夠有效對待測件某姿態(tài)下重力線方程進行精確補償,進而在測量臺整平、加工、裝配誤差較大時仍然能夠準確測量質(zhì)心。實驗證明了柔性測量方法能夠解決傳統(tǒng)方法在測量大尺寸飛行器質(zhì)心時易產(chǎn)生較大誤差的問題。
  采用慣性橢球法測量質(zhì)心坐標系下轉(zhuǎn)動慣量和慣性積需要待測件在6種姿態(tài)下進行扭

3、擺測量??紤]姿態(tài)誤差對于計算結(jié)果的影響,若任選6種姿態(tài),則微小的姿態(tài)誤差可能會對計算結(jié)果產(chǎn)生極大的誤差,因此對測量姿態(tài)進行了最優(yōu)分析,提出了基于最優(yōu)姿態(tài)的轉(zhuǎn)動慣量和慣性積測量方案。實驗驗證了利用該方案能夠?qū)⒆藨B(tài)誤差對計算結(jié)果的影響降至最小,因此能夠有效防止計算結(jié)果產(chǎn)生失真,從而提高測量精度。
  多稱重傳感器在線標定技術(shù)是質(zhì)量特性參數(shù)測量的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對數(shù)字量求和標定法在標定過程中經(jīng)常遇到不適定問題的情況,首先從直接解算病態(tài)標

4、定方程的角度考慮,采用基于嶺型主成分估計的解算方法。該方法能夠充分利用標定方程所提供的有用信息,去除冗余信息的干擾,降低標定方程的病態(tài)程度,從而提高解算精度;然后從避免產(chǎn)生不適定問題的角度出發(fā),提出了基于條件數(shù)最小化的數(shù)字量求和標定法。該方法能夠保證在不損失任何信息的情況下,使標定方程設(shè)計陣的條件數(shù)接近于最小值,從而在保證標定穩(wěn)定性的同時提高了標定精度。
  研究了基于運動學(xué)的測量位姿誤差修正技術(shù),首先對整個機械結(jié)構(gòu)進行運動學(xué)建模

5、,并建立了基于位姿誤差的運動學(xué)參數(shù)標定方程,通過標定機械結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù),實現(xiàn)了對測量位姿誤差的修正。然后,為提高標定效率和標定精度,設(shè)計了利用最優(yōu)構(gòu)型進行標定的方法,并建立了最優(yōu)標定構(gòu)型的判定依據(jù),提出了利用改進粒子群算法對最優(yōu)標定構(gòu)型進行搜索的方法。最后通過實驗驗證了利用改進粒子群算法能夠準確得到最優(yōu)標定構(gòu)型,并且利用在最優(yōu)標定構(gòu)型下標定得到的幾何參數(shù)能夠準確修正位姿誤差。
  針對某大尺寸飛行器質(zhì)量特性測量的需要,研制了一套大

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