[发明专利]一种动量轮最大反作用力矩测试方法及测试装置

摘要

为了解决现有动量轮最大反作用力矩测试方法测量结果不准确，以及不能对动量轮的力矩输出性能作出全面评价的技术问题，本发明提供了一种动量轮最大反作用力矩测试方法及测试装置。其中，方法包括：1】测试被测动量轮的线性转速‑转速遥测电压特性；2】定义最大反作用力矩的四种测试模式；3】从四种测试模式中，选取一种测试模式，获得当前测试模式下，被测动量轮的转速特性信息；4】计算当前测试模式下，被测动量轮的最大反作用力矩；5】判断是否遍历完成所有测试模式，若否，返回步骤3】；若是，结束测试流程。本发明通过动量轮的转速特性计算动量轮的最大反作用力矩，消除了摩擦力矩对测试结果的影响，测量精度高。

主权项

1.一种动量轮最大反作用力矩测试方法，其特征在于，包括以下步骤：1】测试被测动量轮的线性转速‑转速遥测电压特性：1.1】在用于控制被测动量轮转动的控制指令电压的取值范围内，等间隔取样n个采样点，将采样的控制指令电压记为V₁，V₂，...，V_i，...，V_n；1.2】依次向被测动量轮施加步骤1.1】取样的控制指令电压V_i，待被测动量轮运动稳定后，测量稳态下被测动量轮的转速脉冲频率P_i和转速遥测电压v_i，i＝1，2，...，n；1.3】计算各控制指令电压V_i下，被测动量轮的稳态转速w_i：式中，M为被测动量轮转动一周产生脉冲的个数；1.4】建立被测动量轮的线性转速‑转速遥测电压模型w_i＝k_w·V_i+w₀，得到k_w和w₀：式中，k_w为被测动量轮转速对控制指令电压的灵敏度系数，w₀为被测动量轮转在控制指令电压为零时的稳态转速；2】定义最大反作用力矩的四种测试模式：测试模式1：初始状态为被测动量轮转速为零；终止状态为被测动量轮转速为正向最高转速；测试模式2：初始状态为被测动量轮转速为零；终止状态为被测动量轮转速为负向最高转速；测试模式3：初始状态为被测动量轮转速为正向最高转速；终止状态为被测动量轮转速为零；测试模式4：初始状态为被测动量轮转速为负向最高转速；终止状态被测动量轮转速为零；3】从所述四种测试模式中，选取一种测试模式，获得当前测试模式下，被测动量轮的转速特性信息：使被测动量轮处于当前测试模式的初始状态，连续测量并记录被测动量轮的转速遥测电压，以及施加在被测动量轮上的控制指令电压，直至被测动量轮处于当前测试模式的终止状态，所记录的数据为：t_j、u_j、U_j，j＝1，2，…，m，其中：t_j为第j个采样点对应的采样时刻；u_j为第j个采样点对应的施加在被测动量轮上的控制指令电压；U_j为第j个采样点对应的被测动量轮的转速遥测电压；4】计算当前测试模式下，被测动量轮的最大反作用力矩：4.1】根据步骤1.4】得到的被测动量轮的线性转速‑转速遥测电压模型和步骤3】记录的转速遥测电压U_j，计算被测动量轮在各采样时刻t_j的转速w_j，具体计算公式如下：w_j＝k_w·U_j+w₀4.2】对t_j，w_j序列进行拟合，得到动量轮的时间‑转速关系式，记为：4.3】计算动量轮在各采样时刻t_j对应的角加速度具体计算公式如下：4.4】取动量轮封盖前测得的动量轮转子的转动惯量J，计算动量轮在各采样时刻t_j对应的最大反作用力矩L(t_j)，具体计算公式如下：4.5】以转速w_j为横坐标，以最大反作用力矩L(t_j)为纵坐标，绘制转速‑最大反作用力矩曲线，即得到了当前测试模式的整个转速范围内，动量轮的最大反作用力矩；5】判断是否遍历完成所有测试模式，若否，返回步骤3】；若是，结束测试流程。