[发明专利]用于扭摆测量系统的误差标定方法

说明书

本发明公开了一种用于扭摆测量系统的误差标定方法，该方法包括以下步骤：步骤S100：向所述扭摆测量系统施加已知标定力，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；步骤S200：采用蒙特卡洛方法生成相互独立的正态分布随机序列，根据正态分布随机序列对试验结果进行试验数据采样，根据采样结果得到系统参数标定误差；步骤S300：进行N次步骤S200，得到n个系统参数标定误差，以n个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误差区间内。该方法准确估计扭摆测量系统测量结果误差，提高标定效率和准确率。

技术领域

本发明涉及一种用于扭摆测量系统的误差标定方法，属于航天器微推进领域。

背景技术

推力和冲量是微推力器的重要推进性能指标。在微推力器设计、研制和应用阶段均需对推力器产生的推力和冲量性能进行评估。通常推力和冲量的评估采用扭摆、吊摆等测量系统进行直接测量，将推力或冲量作用下测得的扭摆等转动部件的转动角度换算为推力或冲量。系统参数的精确标定和标定的误差分析直接决定了推力和冲量测量结果的准确程度。通常在推力和冲量测量的标定过程中，仅仅以某一次试验数据得到系统参数的标定值与误差。但在实际测量中，系统噪声误差、恒定力误差等产生的随机误差会对系统参数产生影响，从而降低了现有测量系统对推力器推力冲量测量结果的准确度。尤其是现有方法无法准确的得出测量过程中每次测量误差及其标定误差。对分析及评价微推力器性能造成阻碍。

因此，如何有效分析扭摆推力和冲量测量中的标定误差是亟待解决的技术问题。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种用于扭摆测量系统的误差标定方法，该方法能够准确估计扭摆测量系统测量结果误差，提高标定效率和准确率，所得误差区间可以用于同一扭摆测量装置后续多次测量结果。

所述用于扭摆测量系统的误差标定方法，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，将得到原始系统响应曲线进行降噪，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。

可选的，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。

可选的，所述振动特性用系统参数包括：振动频率估计值、扭转刚度系数估计值、阻尼比估计值、转动惯量估计值、扭转刚度系数；

所述已知标定力和所述测量力均包括恒定力或脉冲力。

优选的，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；