大尺寸飛行器質(zhì)量特性測量關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、飛行器的質(zhì)量特性參數(shù)包括質(zhì)量、質(zhì)心、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積，這些參數(shù)的準(zhǔn)確測量是人們精確控制飛行器的前提，因此質(zhì)量特性參數(shù)測量一直以來受到各國的重視。近年來隨著軍工國防事業(yè)的發(fā)展，飛行器在尺寸和形狀上都有著前所未有的突破，由此引發(fā)了對(duì)大尺寸飛行器相關(guān)技術(shù)的研究，其中就包括質(zhì)量特性參數(shù)測量技術(shù)。
　　為提高大尺寸飛行器質(zhì)量特性參數(shù)測量精度，本文從測量方法改進(jìn)及優(yōu)化技術(shù)、稱重傳感器標(biāo)定技術(shù)、位姿誤差修正技術(shù)三方面進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下：<

2、br>　　針對(duì)傳統(tǒng)測量方法在大尺寸飛行器質(zhì)心測量過程中的缺陷，提出了質(zhì)心柔性測量方法。該方法通過引入三維坐標(biāo)測量設(shè)備，利用其整平功能和精確測量空間目標(biāo)位置的優(yōu)勢，能夠有效對(duì)待測件某姿態(tài)下重力線方程進(jìn)行精確補(bǔ)償，進(jìn)而在測量臺(tái)整平、加工、裝配誤差較大時(shí)仍然能夠準(zhǔn)確測量質(zhì)心。實(shí)驗(yàn)證明了柔性測量方法能夠解決傳統(tǒng)方法在測量大尺寸飛行器質(zhì)心時(shí)易產(chǎn)生較大誤差的問題。
　　采用慣性橢球法測量質(zhì)心坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積需要待測件在6種姿態(tài)下進(jìn)行扭

3、擺測量?？紤]姿態(tài)誤差對(duì)于計(jì)算結(jié)果的影響，若任選6種姿態(tài)，則微小的姿態(tài)誤差可能會(huì)對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生極大的誤差，因此對(duì)測量姿態(tài)進(jìn)行了最優(yōu)分析，提出了基于最優(yōu)姿態(tài)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和慣性積測量方案。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用該方案能夠?qū)⒆藨B(tài)誤差對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響降至最小，因此能夠有效防止計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生失真，從而提高測量精度。
　　多稱重傳感器在線標(biāo)定技術(shù)是質(zhì)量特性參數(shù)測量的關(guān)鍵技術(shù)之一。針對(duì)數(shù)字量求和標(biāo)定法在標(biāo)定過程中經(jīng)常遇到不適定問題的情況，首先從直接解算病態(tài)標(biāo)

4、定方程的角度考慮，采用基于嶺型主成分估計(jì)的解算方法。該方法能夠充分利用標(biāo)定方程所提供的有用信息，去除冗余信息的干擾，降低標(biāo)定方程的病態(tài)程度，從而提高解算精度；然后從避免產(chǎn)生不適定問題的角度出發(fā)，提出了基于條件數(shù)最小化的數(shù)字量求和標(biāo)定法。該方法能夠保證在不損失任何信息的情況下，使標(biāo)定方程設(shè)計(jì)陣的條件數(shù)接近于最小值，從而在保證標(biāo)定穩(wěn)定性的同時(shí)提高了標(biāo)定精度。
　　研究了基于運(yùn)動(dòng)學(xué)的測量位姿誤差修正技術(shù)，首先對(duì)整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)建模

5、，并建立了基于位姿誤差的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定方程，通過標(biāo)定機(jī)械結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)測量位姿誤差的修正。然后，為提高標(biāo)定效率和標(biāo)定精度，設(shè)計(jì)了利用最優(yōu)構(gòu)型進(jìn)行標(biāo)定的方法，并建立了最優(yōu)標(biāo)定構(gòu)型的判定依據(jù)，提出了利用改進(jìn)粒子群算法對(duì)最優(yōu)標(biāo)定構(gòu)型進(jìn)行搜索的方法。最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了利用改進(jìn)粒子群算法能夠準(zhǔn)確得到最優(yōu)標(biāo)定構(gòu)型，并且利用在最優(yōu)標(biāo)定構(gòu)型下標(biāo)定得到的幾何參數(shù)能夠準(zhǔn)確修正位姿誤差。
　　針對(duì)某大尺寸飛行器質(zhì)量特性測量的需要，研制了一套大