[發(fā)明專利]一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011309851.6
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112129485B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 車(chē)兵輝;魏然;顧藝;成壘;劉赟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心低速空氣動(dòng)力研究所
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 綿陽(yáng)山之南專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強(qiáng)

1.一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，建立天平與單矢量的計(jì)算模型，其特征在于包括以下過(guò)程：

S1:以天平的校準(zhǔn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)A，建立坐標(biāo)系XYZ；

S2:所述坐標(biāo)系XYZ中的平面坐標(biāo)系XAY、XAZ、YAZ中的任一個(gè)平面坐標(biāo)系中，在其中一個(gè)象限內(nèi)設(shè)置一個(gè)施力點(diǎn)O；

S3:對(duì)施力點(diǎn)施加一個(gè)矢量力F，該矢量力的方向與坐標(biāo)系XYZ的三個(gè)軸分別具有夾角β、α、γ，以施力點(diǎn)O為原點(diǎn)，平行于X軸的力記為Fx，平行于Y軸的力記為Fy，平行于Z軸的力記為Fz，繞X軸、Y軸、Z軸的力矩分別記為Mx、My、Mz；

S31：選擇當(dāng)前加載量為六個(gè)分量的某一個(gè)分量或者全部分量，設(shè)置加載點(diǎn)數(shù)、正程重復(fù)次數(shù)、負(fù)程重復(fù)次數(shù)；

S32: 初始載荷為加載點(diǎn)的第一個(gè)載荷，后面的加載點(diǎn)在此基礎(chǔ)上依次加增量形成加載序列；

S33:由控制系統(tǒng)控制加載矢量力到指定的載荷，待載荷穩(wěn)定后，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)獲取天平六個(gè)分量傳感器數(shù)據(jù)；

S34:在完成A3的情況下，控制加載矢量力到下一個(gè)指定載荷，待載荷穩(wěn)定后，開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，重復(fù)上述過(guò)程，直到加載序列運(yùn)行完畢，加載過(guò)程結(jié)束；

S4:根據(jù)上述坐標(biāo)系定義，測(cè)量天平上的力，計(jì)算出在施力點(diǎn)O處矢量力的三個(gè)分量：

，F(xiàn)y=F×cosα，F(xiàn)x=F×cosβ，F(xiàn)z=F×cosγ；

S5:根據(jù)所述施力點(diǎn)O相對(duì)于A點(diǎn)在Y軸負(fù)方向上的偏移Δy，在Z方向的偏移Δz，可以計(jì)算出天平所受力的力矩為：

My=-Fx ×Δz，Mx=Fz ×Δy-Fy×Δz，Mz=-Fx×Δy；

S6：將S4,S5中計(jì)算出的力和力矩與天平實(shí)際測(cè)量得到的六個(gè)分量進(jìn)行對(duì)應(yīng)的比較，通過(guò)調(diào)整其差值實(shí)現(xiàn)對(duì)于天平的校準(zhǔn)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于所述矢量力由加載裝置提供，所述加載裝置包括：

底座，設(shè)置在底座上的支架和設(shè)置支架上部的滑輪，繩索繞在滑輪上一端與天平連接，繩索的另一端與設(shè)置在底座上的電機(jī)連接，

在所述天平與繩索之間設(shè)置有拉力傳感器，拉力傳感器的一端與天平連接，拉力傳感器的另一端連接繩索。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于所述電機(jī)與繩索之間設(shè)置有彈簧，彈簧一端與電機(jī)連接，一端與繩索連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于所述滑輪為偏心滑輪，所述天平的受力點(diǎn)采用萬(wàn)向球絞連接，所述天平受力點(diǎn)與滑輪受力點(diǎn)處于一條直線上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于所述加載矢量力的過(guò)程采用雙閉環(huán)控制算法，控制天平自動(dòng)按照加載序列進(jìn)行加載，控制電機(jī)并采集天平輸出，直到加載序列運(yùn)行完畢。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于雙閉環(huán)控制算法的內(nèi)環(huán)為位置環(huán)，用于將加載力轉(zhuǎn)換為電機(jī)位置，外環(huán)為力反饋構(gòu)成力閉環(huán)控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種風(fēng)洞機(jī)械天平單矢量加載方法，其特征在于雙閉環(huán)控制過(guò)程為：

B1：控制系統(tǒng)獲取一個(gè)施加作用力的定值，與通過(guò)拉力傳感器采集到的當(dāng)前拉力值進(jìn)行比較；

B2:根據(jù)B1中的比較差值計(jì)算控制量，將控制量根據(jù)電機(jī)的功率輸出獲取電機(jī)的移動(dòng)位移；

B3:控制電機(jī)移動(dòng)到指定位移后，控制系統(tǒng)獲取電機(jī)的當(dāng)其位置信息，并再次獲取當(dāng)前拉力傳感器上的拉力值；

B4:將B3中獲取到的拉力值再與控制系統(tǒng)中的定值進(jìn)行比較，重復(fù)B1-B4的過(guò)程，直到給定的力值與獲取的當(dāng)前力值之差小于誤差要求。