一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法技术

本发明专利技术涉及一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，具体如下，1)将风洞天平调整俯仰0°，滚转0°；2)采集不同俯仰和滚转角度下的天平轴向力分量输出；3)以俯仰和滚转角度为横坐标，天平轴向力和侧向力分量输出为纵坐标画出曲线，对曲线进行六次多项式拟合，并对公式进行求导；4)对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度；5)每隔5°重复以上操作，得到滚转和俯仰每隔5°对应的天平姿态测量部件的俯仰和滚转安装偏差角；6)按照拟合的曲线，获得天平姿态测量部件的俯仰和滚转安装偏差角随滚转和俯仰角度变化公式；本发明专利技术具有为系统误差修正，以及天平姿态高精度测量提供了数据基础的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法
本专利技术涉及风洞天平实验方法
，尤其涉及一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法。
技术介绍
单矢量多元校准是指在风洞天平上施加一个矢量载荷，通过改变天平体轴系与矢量载荷的相对方向、载荷作用点位置，使得矢量载荷在风洞天平体轴系上进行分解，产生所需要的六分量载荷。与传统具有多个施力单元的风洞天平多元校准设备相比，单矢量多元校准设备由于只有一个施力源，所以具有更少的误差源，而且设备的结构和控制更为简单，成本更低。在设备能力指标差异不大的情况下，造价一般为传统多元校准设备的20％左右或更低。在实际应用中，将单矢量多元加载套安装在风洞天平上时，由于各装配关系不可避免的存在一定误差，这些误差会导致风洞天平的校准数据中的系统误差，所以在风洞天平校准前需要通过一定的方法和一系列操作将这些误差找出来，这样的过程为风洞天平加载套安装数据初始化。因此，针对以上不足，需要提供一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是如何消除加载套在安装时的装配误差的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，包括对天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角和滚转安装偏差角的确定和校准步骤，具体如下，Ⅰ.对于天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角的确定和校准步骤；1)以天平姿态测量部件的输出角度为准，将风洞天平调整滚转0°；2)锁紧天平姿态控制装置，通过调位部件使风洞天平的俯仰角度产生不同的变化，同时采集不同俯仰角度下的天平轴向力分量输出；3)以俯仰角度为横坐标，天平轴向力分量输出为纵坐标，画出曲线，并对曲线进行六次多项式拟合，得到拟合公式，并对拟合公式进行求导；4)以0.01°的分辨率对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度Δα，该角度为滚转为0°时天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角；5)通过所述天平姿态控制装置调整风洞天平的滚转姿态，在滚转0°～360°范围每隔5°重复以上操作，得到滚转每隔5°对应的天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角；6)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角随滚转角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角随滚转角度变化公式Δαγ＝f(γ)；7)实际校准时，通过公式Δαγ＝f(γ)和天平姿态测量部件的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式Δγα＝f(α)计算获得当前状态天平姿态测量部件的俯仰安装偏差角进行修正；Ⅱ.对于天平姿态测量部件的滚转安装偏差角的确定和校准步骤；1)以天平姿态测量部件的输出角度为准，将风洞天平调整至俯仰0°，滚转0°；2)锁紧调位部件，通过天平姿态控制装置使风洞天平的滚转角度产生不同的变化，同时采集不同滚转角度下的天平侧向力分量输出；3)以滚转角度为横坐标，天平侧向力分量输出为纵坐标，画出曲线，并对曲线进行六次多项式拟合，得到拟合公式，并对拟合公式进行求导；4)以0.01°的分辨率对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度Δγ，该角度为俯仰为0°时的天平姿态测量部件的滚转安装偏差角；5)通过调位部件调整天平的俯仰姿态，在俯仰-10°～45°范围每隔5°重复以上操作，得到俯仰每隔5°对应的天平姿态测量部件滚转安装偏差角；6)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件的滚转安装偏差角随俯仰角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式Δγα＝f(α)；7)实际校准时，通过公式Δγα＝f(α)和天平姿态测量部件俯仰安装偏差角随俯仰角度变化公式Δαγ＝f(γ)计算获得当前状态天平姿态测量部件滚转安装偏差角进行修正。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，所述俯仰角度的变化依次按照俯仰角(-10°，-5°，-4°，-3°，-2°，-1°，0°，1°，2°，3°，4°，5°，10°，20°，30°，40°)调整天平姿态。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，所述滚转角度的辩护依次按照滚转角(-95°，-90°，-85°，-80°，-75°，-70°，-65°，-60°，-50°，-40°，-30°，-20°，-10°，0°，10°，20°，30°，40°，50°，60°，65°，70°，75°，80°，85°，90°，95°)调整天平姿态。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，还可通过以下方法对天平姿态测量部件的滚转安装偏差角进行确定和校准，具体如下，1)以天平姿态测量部件输出角度为准，将风洞天平调整至俯仰0°，滚转0°；2)在天平姿态控制装置上锁紧天平俯仰运动，依次按照滚转角度(-10°，0°，10°)调整天平姿态，采集天平侧向力分量输出；3)对获得的数据进行线性拟合，得到公式y1＝k1x；4)依次按照滚转角度(170°，180°，190°)调整风洞天平姿态，采集天平侧向力分量输出；5)对此次获得的数据进行线性拟合，得到公式y2＝k2x；6)计算两公式y1＝k1x和y2＝k2x的交点横坐标x0,则x0为俯仰是0°时的天平姿态测量部件的滚转安装偏差角；7)调整风洞天平的俯仰姿态，在俯仰-10°～45°范围每隔5°重复以上操作，得到俯仰每隔5°对应的天平姿态测量部件的滚转安装偏差角；8)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件的滚转安装偏差角随俯仰角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式；9)实际校准时，通过公式Δγα＝f(α)和天平姿态测量部件俯仰安装偏差角随俯仰角度变化公式Δαγ＝f(γ)计算获得当前状态天平姿态测量部件滚转安装偏差角进行修正。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，风洞天平一端固连有支杆，支杆轴线与风洞天平轴线重合，支杆一端与所述天平姿态控制装置相连，以使风洞天平沿轴线转动。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，天平姿态测量部件包括安装座、俯仰角加速度计、第一滚转角加速度计和第二滚转角加速度计，安装座固连在加载套内圈上，俯仰角加速度计固连在安装座的前端面处，第一滚转角加速度计固连在安装座的上端面处，第二滚转角加速度计固连在安装座的测端面处，其中俯仰角加速度计轴线与风洞天平轴线平行，第一滚转角加速度计和第二滚转角加速度计轴线相互垂直且同时与风洞天平轴线垂直。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，还包括确定天平俯仰力矩分量电心在轴向测距装置上位置的方法，具体步骤如下，1)将风洞天平调整至俯仰0°，滚转0°，锁紧加载套中圈及加载套外圈与加载套内圈之间的相对横向移动；2)移动加载套外圈至加载套内圈上某一点，通过挡环锁紧加载套外圈，调整天平俯仰角度到0°，通过轴向测距装置测量加载套外圈位置数据为a1，并采集天平俯仰力矩输出数据b1；3)调整风洞天平的姿态至滚转180°，采集天平俯仰力矩输出数据b2；4)调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：包括对天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角和滚转安装偏差角的确定和校准步骤，具体如下，/nⅠ.对于天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角的确定和校准步骤；/n1)以天平姿态测量部件(6)的输出角度为准，将风洞天平(12)调整滚转0°；/n2)锁紧天平姿态控制装置，通过调位部件(8)使风洞天平(12)的俯仰角度产生不同的变化，同时采集不同俯仰角度下的天平轴向力分量输出；/n3)以俯仰角度为横坐标，天平轴向力分量输出为纵坐标，画出曲线，并对曲线进行六次多项式拟合，得到拟合公式，并对拟合公式进行求导；/n4)以0.01°的分辨率对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度Δα，该角度为滚转为0°时天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角；/n5)通过所述天平姿态控制装置调整风洞天平(12)的滚转姿态，在滚转0°～360°范围每隔5°重复以上操作，得到滚转每隔5°对应的天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角；/n6)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角随滚转角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角随滚转角度变化公式Δα...

【技术特征摘要】
1.一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：包括对天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角和滚转安装偏差角的确定和校准步骤，具体如下，
Ⅰ.对于天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角的确定和校准步骤；
1)以天平姿态测量部件(6)的输出角度为准，将风洞天平(12)调整滚转0°；
2)锁紧天平姿态控制装置，通过调位部件(8)使风洞天平(12)的俯仰角度产生不同的变化，同时采集不同俯仰角度下的天平轴向力分量输出；
3)以俯仰角度为横坐标，天平轴向力分量输出为纵坐标，画出曲线，并对曲线进行六次多项式拟合，得到拟合公式，并对拟合公式进行求导；
4)以0.01°的分辨率对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度Δα，该角度为滚转为0°时天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角；
5)通过所述天平姿态控制装置调整风洞天平(12)的滚转姿态，在滚转0°～360°范围每隔5°重复以上操作，得到滚转每隔5°对应的天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角；
6)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角随滚转角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角随滚转角度变化公式Δαγ＝f(γ)；
7)实际校准时，通过公式Δαγ＝f(γ)和天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式Δγα＝f(α)计算获得当前状态天平姿态测量部件(6)的俯仰安装偏差角进行修正；
Ⅱ.对于天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角的确定和校准步骤；
1)以天平姿态测量部件(6)的输出角度为准，将风洞天平(12)调整至俯仰0°，滚转0°；
2)锁紧调位部件(8)，通过天平姿态控制装置使风洞天平(12)的滚转角度产生不同的变化，同时采集不同滚转角度下的天平侧向力分量输出；
3)以滚转角度为横坐标，天平侧向力分量输出为纵坐标，画出曲线，并对曲线进行六次多项式拟合，得到拟合公式，并对拟合公式进行求导；
4)以0.01°的分辨率对求导后的公式进行插值，找到最小值对应的角度Δγ，该角度为俯仰为0°时的天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角；
5)通过调位部件(8)调整天平的俯仰姿态，在俯仰-10°～45°范围每隔5°重复以上操作，得到俯仰每隔5°对应的天平姿态测量部件滚转安装偏差角；
6)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角随俯仰角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式Δγα＝f(α)；
7)实际校准时，通过公式Δγα＝f(α)和天平姿态测量部件俯仰安装偏差角随俯仰角度变化公式Δαγ＝f(γ)计算获得当前状态天平姿态测量部件滚转安装偏差角进行修正。


2.根据权利要求1所述的一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：所述俯仰角度的变化依次按照俯仰角(-10°，-5°，-4°，-3°，-2°，-1°，0°，1°，2°，3°，4°，5°，10°，20°，30°，40°)调整天平姿态。


3.根据权利要求1所述的一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：所述滚转角度的辩护依次按照滚转角(-95°，-90°，-85°，-80°，-75°，-70°，-65°，-60°，-50°，-40°，-30°，-20°，-10°，0°，10°，20°，30°，40°，50°，60°，65°，70°，75°，80°，85°，90°，95°)调整天平姿态。


4.根据权利要求1所述的一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：还可通过以下方法对天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角进行确定和校准，具体如下，
1)以天平姿态测量部件(6)输出角度为准，将风洞天平(12)调整至俯仰0°，滚转0°；
2)在天平姿态控制装置上锁紧天平俯仰运动，依次按照滚转角度(-10°，0°，10°)调整天平姿态，采集天平侧向力分量输出；
3)对获得的数据进行线性拟合，得到公式y1＝k1x；
4)依次按照滚转角度(170°，180°，190°)调整风洞天平(12)姿态，采集天平侧向力分量输出；
5)对此次获得的数据进行线性拟合，得到公式y2＝k2x；
6)计算两公式y1＝k1x和y2＝k2x的交点横坐标x0,则x0为俯仰是0°时的天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角；
7)调整风洞天平(12)的俯仰姿态，在俯仰-10°～45°范围每隔5°重复以上操作，得到俯仰每隔5°对应的天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角；
8)按照六次多项式拟合天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角随俯仰角度变化的曲线，获得天平姿态测量部件(6)的滚转安装偏差角随俯仰角度变化公式；
9)实际校准时，通过公式Δγα＝f(α)和天平姿态测量部件俯仰安装偏差角随俯仰角度变化公式Δαγ＝f(γ)计算获得当前状态天平姿态测量部件滚转安装偏差角进行修正。


5.根据权利要求1所述的一种风洞天平单矢量多元校准加载套安装数据初始化方法，其特征在于：风...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘施然，吕治国，赵荣娟，黄军，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51