[发明专利]用于扭摆测量系统的误差标定方法

权利要求书

1.一种用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S100：向所述扭摆测量系统施加已知标定力，得到原始系统响应进行降噪，根据所述原始系统响应曲线通过系统参数标定方法得到v个测量值，根据所述测量值和所述已知标定力得到v个振动特性用系统参数；所述振动特性用系统参数包括系统参数估计值；

步骤S200：设置仿真初始变量后，以系统参数估计值为输入采用蒙特卡洛方法生成相互独立的正态分布随机序列Δθ(t)～N(0,σ²)，根据所述正态分布随机序列Δθ(t)～N(0,σ²)对v个所述测量值进行试验数据采样，根据所述采样结果得到系统参数标定误差；

步骤S300：进行N次所述步骤S200，得到n个所述系统参数标定误差，以n个所述系统参数标定误差中的最大值和最小值作为误差区间；

步骤S400：采用所述扭摆测量系统进行推力或冲量的测量，所得结果的误差处于所述误差区间内；

所述仿真初始变量包括所述系统参数估计值、系统响应噪误差的标准差σ和测量力特性参数。

2.根据权利要求1所述的用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，所述步骤S100中所述降噪处理方法为正交多项式平滑降噪方法。

3.根据权利要求1所述的用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，当所述已知标定力为恒定力时，所述步骤S100包括以下步骤：

步骤S110：向所述扭摆测量系统施加已知恒定力，获取所述扭摆测量系统响应产生的稳态扭转角、系统响应极值点对应时间和系统响应极值点对应扭转角；

步骤S120：根据所述系统响应极值点对应时间，计算振动频率，得到振动频率估计值，根据所述系统响应极值点对应扭转角，计算阻尼比，根据所述稳态扭转角，得到扭转刚度系数估计值。

4.根据权利要求1所述的用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，当所述已知标定力为脉冲力时，所述步骤S100包括以下步骤：

步骤S110：向所述扭摆测量系统施加已知脉冲力，获取所述扭摆测量系统响应极值点对应时间、极值点对应扭转角标定振动频率和阻尼比；

步骤S120：在所述扭摆测量系统的横梁转轴上设置质量块；

步骤S130：分别测量所述扭摆测量系统附加所述质量块前和附加所述质量块后的振动频率ω_d和阻尼比ζ，据此分别计算附加所述质量块前的所述扭摆测量系统固有振动频率和附加所述质量块后的所述扭摆测量系统固有振动频率，据此得到所述扭摆测量系统的转动惯量，据此得到所述扭摆测量系统的扭转刚度系数k。

5.根据权利要求1所述的用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，所述系统响应噪误差的标准差σ按以下步骤计算得到：未向所述扭摆测量系统施加已知标定力时，测量所述扭摆测量系统的系统响应测量值，按式(19)计算得到系统响应噪声误差的标准差σ：

其中，Θ(t)为实际系统响应，Θ(t)＝Δθ(t)，Δθ(t_i)为系统响应噪声误差，n为采样总数。

6.根据权利要求1所述的用于扭摆测量系统的误差标定方法，其特征在于，所述测量力为恒定力时，所述步骤S200包括以下步骤：

(1)采用蒙特卡洛方法根据所述系统响应噪声误差的标准差σ生成相互独立的正态分布随机序列Δθ(t)～N(0,σ²)，通过所述扭摆测量系统进行第i次测量，得到第i次系统响应噪声误差Δθ_i，根据系统响应噪声误差Δθ_i，生成实际系统响应及其曲线；

(2)在所述实际系统响应曲线上，获取系统响应极值点对应时间t_Mi、对应扭转角Θ(t_Mi)、第i次测量所得振动频率ω_di和阻尼比ζ_i，待第i次测量的系统响应进入稳态状态后，得到稳态扭转角估计值，根据所述稳态扭转角估计值计算得到扭转刚度系数估计值

(3)根据第i次测量时所得实际系统参数和所述振动特性用系统参数中的系统参数估计值，计算得到所述系统参数标定误差