[發(fā)明專利]一種陀螺飛輪偶不平衡辨識方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710851087.7 | 申請日： | 2017-09-20 |
| 公開（公告）號： | CN107631738B | 公開（公告）日： | 2021-02-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 霍鑫;劉海媛;皮永江;郭照升;馮四兆;趙輝 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01C25/00 | 分類號： | G01C25/00;G01M1/38 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109 | 代理人： | 岳泉清 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 陀螺 飛輪 不平衡 辨識 方法 | ||
1.一種陀螺飛輪偶不平衡辨識方法，其特征在于：所述陀螺飛輪偶不平衡辨識方法包括以下步驟：
步驟一、在轉(zhuǎn)子N個相位添加偶不平衡形式試重，在辨識轉(zhuǎn)速下，采集轉(zhuǎn)子傾側(cè)角數(shù)據(jù)，根據(jù)傾側(cè)角數(shù)據(jù)得到N個相位添加試重對應(yīng)的傾側(cè)角一倍頻幅值為φk；具體過程為：
步驟一一、在不添加任何試重時，使陀螺飛輪轉(zhuǎn)子以辨識轉(zhuǎn)速ωT穩(wěn)定運(yùn)行，在傾側(cè)控制回路開環(huán)條件下，記錄10秒內(nèi)的陀螺飛輪轉(zhuǎn)子傾側(cè)角數(shù)據(jù)，采用快速傅里葉變換對轉(zhuǎn)子傾側(cè)角進(jìn)行計算，得到初始傾側(cè)角一倍頻幅值為φ0；
步驟一二、在陀螺飛輪轉(zhuǎn)子相位θk處，k＝1,2,…,N,N≥3，添加質(zhì)量為mk的偶不平衡形式的試重；
步驟一三、當(dāng)陀螺飛輪轉(zhuǎn)子以辨識轉(zhuǎn)速ωT穩(wěn)定運(yùn)行時，在傾側(cè)控制回路開環(huán)條件下，記錄10秒內(nèi)的陀螺飛輪轉(zhuǎn)子傾側(cè)角數(shù)據(jù)；
步驟一四、采用快速傅里葉變換對轉(zhuǎn)子傾側(cè)角進(jìn)行計算，得到N個相位添加試重對應(yīng)的傾側(cè)角一倍頻幅值為φk；
步驟二、利用步驟一得到的N個相位添加試重對應(yīng)的傾側(cè)角一倍頻幅值為φk，采用基于幅值影響系數(shù)法的最小二乘估計算法或者基于幅值和相位影響系數(shù)法的最小二乘估計算法，辨識陀螺飛輪轉(zhuǎn)子的原始偶不平衡；具體過程為：
步驟二一：假設(shè)陀螺飛輪原始偶不平衡量的相位和幅值分別為θ0和U0，原始偶不平衡量在試重面上的等效質(zhì)量為m0；基于影響系數(shù)法，采用復(fù)數(shù)形式表示轉(zhuǎn)子N個相位添加偶不平衡形式試重時的傾側(cè)角與偶不平衡關(guān)系如下：
其中C1,C2為待校正陀螺飛輪樣機(jī)的影響系數(shù)，θC1,θC2分別為C1和C2對應(yīng)的相位；Uk為添加的偶不平衡量，φk和θφk表示在N個相位添加偶不平衡形式試重時的傾側(cè)角一倍頻幅值和相位；
將式(1)改寫為如下形式：
將式(2)整理為Axk＝bk的形式，其中，
其中A為參數(shù)矩陣，xk、bk為中間變量；
步驟二二：基于幅值影響系數(shù)法的最小二乘估計算法或者基于幅值和相位影響系數(shù)法的最小二乘估計算法的具體過程為：
(1)基于幅值影響系數(shù)法的最小二乘估計算法：即式(1)在標(biāo)量形式下表示為：
則殘差平方和表示為：
將大于等于三組實驗數(shù)據(jù)mk，θk和φk帶入公式(7)，以殘差平方和最小為標(biāo)準(zhǔn)辨識m0和θ0；
(2)基于幅值和相位影響系數(shù)法的最小二乘估計算法：即式(1)在標(biāo)量形式下表示為：
其中θm為添加偶不平衡形式試重的第m個相位，θn為添加偶不平衡形式試重的第n個相位，則殘差平方和表示為：
其中，
其中Ek為方程組的誤差，EkT為Ek的轉(zhuǎn)置；
將未添加試重時的實驗數(shù)據(jù)φ0和θφ0，以及大于等于兩組實驗數(shù)據(jù)mk，θk，φk，θφk帶入式(9)和式(10)，以殘差平方和J最小為標(biāo)準(zhǔn)估計參數(shù)根據(jù)辨識m0和θ0；
步驟三、根據(jù)步驟二得到的陀螺飛輪轉(zhuǎn)子原始偶不平衡辨識結(jié)果，進(jìn)行陀螺飛輪偶不平衡的校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陀螺飛輪偶不平衡辨識方法，其特征在于：所述步驟三中根據(jù)步驟二得到的陀螺飛輪轉(zhuǎn)子原始偶不平衡辨識結(jié)果，進(jìn)行陀螺飛輪偶不平衡的校正的具體過程為：
在試重面上相位為θ0+180°的位置添加質(zhì)量為m0的偶不平衡形式配重，完成校正。
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