[发明专利]二维转台静不平衡测试建模方法

说明书

本发明提供的一种二维转台静不平衡测试建模方法，包括如下步骤：步骤1，根据二维转台内框架转动的几何关系建立内框架静不平衡和重力干扰力矩的数学模型；步骤2，根据二维转台外框架转动的几何关系建立外框架静不平衡和重力干扰力矩的数学模型；步骤3，二维转台转动多个角度进行多次测量，建立基于最小二乘迭代的静不平衡求解模型。与现有技术相对，本发明具有如下优势：本发明测试过程简单，测量效率高，通过动力学的方式测量精度较高；对被测对象的适应性强，可适用于高重量、大体积的被测对象。

技术领域

本发明涉及刚体动力学，更具体地说，涉及一种二维转台静不平衡测试建模方法，该方法可用于二维转台的静不平衡测试，也可用于各类带转动部件设备的静不平衡测试。

背景技术

二维转台作为重要的试验测试设备和载荷搭载平台，已广泛应用于自动控制、精密测量、机械加工等多个领域。随着我国国防工业的发展，对二维转台性能的要求也不断提高，其转动过程应具备更优的可控性。但由于二维转台的安装误差、设计误差以及材料的不均匀性，导致转台的活动部件质心与转轴不重合，产生了静不平衡量，对二维转台的质量性能影响重大。因此，提出一种二维转台静不平衡测试方法，用于补偿二维转台活动部件的质心偏量，消除静不平衡的影响。

目前，在工程实践中应用较多的是离心机测量法。离心机法利用离心机在运转时产生的较高的离心加速度，将待测二维转台框架的静不平衡力矩放大一定的倍数，从而使其便于测量。这种方法虽然可以达到较高的精度，但是该方法所消耗的时间过久；且部分结构件无法进行高速旋转，不适用该方法；不仅如此，高速旋转还可能造成二维转台的寿命和可靠性降低，带来了不必要的损失。

邓文昊、张建坤、钱志源等在“静不平衡力矩测量装置的误差分析与实验验证”(见《机电一体化》，2015年，04期，页码23-26)论文中提出一种二维转台的静不平衡力矩测量方法，该方法基于质心投影测量原理，但需要将二维转台的内外框架拆解单独测量。且不适用于大体积、大质量的二维转台测量。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测试过程简单，测量效率高，具备内外框架解耦功能，可适用于各类二维转台的静不平衡测试，也可推广应用于带转动部件设备的二维转台静不平衡测试建模方法。

为了达到上述发明目的，本发明提供的一种二维转台静不平衡测试建模方法，包括如下步骤：

步骤1，根据二维转台内框架转动的几何关系建立内框架静不平衡和重力干扰力矩的数学模型；

步骤2，根据二维转台外框架转动的几何关系建立外框架静不平衡和重力干扰力矩的数学模型；

步骤3，二维转台转动多个角度进行多次测量，建立基于最小二乘迭代的静不平衡求解模型。

优选地，步骤1包括：

步骤1.1，建立内框架静不平衡量与重力干扰力矩的数学模型；

步骤1.2，建立内框架静不平衡最小二乘迭代求解模型。

优选地，步骤1.1中，

在零位状态下，内框架的质心坐标为(x₀,y₀,z₀)，当内框架绕Y轴旋转θ角时，质心的坐标为(x₁,y₀,z₁)，根据坐标旋转定义，可推导出：

式中，sin(*)为正弦运算函数，cos(*)为余弦运算函数,z₀为内框架在零位状态下，内框架质心的Z轴坐标，z₁为当内框架绕Y轴旋转θ角后，内框架质心的Z轴坐标；

内框架角转动时，质心在X和Z方向产生了变化，其中，X方向的质心变化会引入三轴气浮台Y方向的干扰力矩：