[发明专利]姿控发动机矢量推力测量装置校准控制系统及方法

摘要

本发明涉及姿控发动机矢量推力测量装置校准控制系统及方法，解决现有矢量力传感器在若不进行现场校准修正，出现传感器测量示值不确定度偏大，重复性差的问题。该控制系统包括控制模块、采集模块单元、存储模块、数据处理模块和加载机构；加载机构包括转接盘、标准力传感器和电动缸；转接盘用于安装连接被校准对象，标准力传感器的一端与转接盘连接，另一端与电动缸连接；控制模块用于实现电动缸伸缩量的控制，电动缸输出校准力给标准力传感器，标准力传感器通过转接盘将校准力传递给六分力传感器；采集模块单元采集的数值传输给存储模块存储，存储模块将存储的数据传输给数据处理模块，数据处理模块包括解耦模块，解耦模块对数据进行解耦运算。

主权项

1.一种姿控发动机矢量推力测量装置校准控制系统，其特征在于：包括控制模块、采集模块单元、存储模块、数据处理模块和加载机构；所述加载机构包括转接盘、标准力传感器和电动缸，所述标准力传感器为单分力传感器；所述转接盘用于安装连接被校准对象，所述被校准对象为六分力传感器，所述标准力传感器的一端与转接盘连接，另一端与电动缸伸缩杆连接；所述采集模块单元包括采集模块和放大模块，用于采集和放大标准力传感器和六分力传感器的测量数值；所述控制模块用于实现电动缸伸缩量的控制，电动缸输出校准力给标准力传感器，标准力传感器通过转接盘将校准力传递给六分力传感器；所述采集模块单元采集的数值传输给存储模块存储，所述存储模块对六分力传感器采集到的数据进行以下形式的存储，将六分力传感器的输出分量列矩阵表示：其中，为在X方向加力时六分力传感器的电压输出值；Fx为进行X方向校准时的标准力传感器的加载力值；其中，为在Y方向加力时六分力传感器的电压输出值；Fy为进行Y方向校准时的标准力传感器的加载力值；其中，为在Z方向加力时六分力传感器的电压输出值；Fz为进行Z方向校准时的标准力传感器的加载力值；其中，为在Mx方向加力时六分力传感器的电压输出值；Mx为进行X方向校准时加载扭矩值，由扭矩加载的标准力传感器输出力值乘加载力臂长度得到；其中，为在My方向加力时六分力传感器的电压输出值；My为进行Y方向校准时加载扭矩值，由扭矩加载的标准力传感器输出力值乘加载力臂长度得到；其中，为在Mz方向加力时六分力传感器的电压输出值；Mz为进行Z方向校准时加载扭矩值，由扭矩加载的标准力传感器输出力值乘加载力臂长度得到；为六分力传感器系数矩阵；存储模块将存储的数据传输给数据处理模块，数据处理模块包括解耦模块，解耦模块对数据进行解耦运算，步骤如下：步骤一、将校准方程(式1‑1)～(式1‑6)归一化并写成矩阵形式，则有：其中：wi1＝vi1/Fx、wi2＝vi2/Fy、wi3＝vi3/Fz、wi4＝vi4/Mx、wi5＝vi5/My、wi6＝vi6/Mz，i＝1～6；简记为：D6×6×W6×6＝E6×6其中，E6×6为单位矩阵，D6×6定义为系数矩阵，W6×6定义为耦合矩阵；步骤二、系数矩阵解耦：对系数矩阵D6×6进行求取逆运算，D6×6＝W6×6‑1   (式1‑8)步骤三、系数矩阵修正：用求逆运算得到的系数矩阵D6×6替代被校准的六分力传感器的实验室系数矩阵，在实际发动机矢量推力测量过程中，得到传感器的实际电压输出矩阵vi1，代入下式即可得到六个方向的力值；实际输出电压时，实际输出力值表达式为：