【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微推力器推进性能测评，针对微推力测量平台的系统参数识别提出了一种基于脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法。
技术介绍
1、微推力器是实现微纳航天器姿态调整、轨道控制、深空探测等任务的关键。这类推力器所产生的推力、冲量一般在mn、μn·s量级，其测量极易受到地面振动噪声、环境温度变化以及连接附件拖拽的影响，因此如何实现微推力器的高精度推力测量是一项极具挑战性又富有科研意义的课题。
2、在对微推力器进行微推力、微冲量测量之前，首先需要确定获得微推力测量系统在工作状态下的系统参数，即实现测量系统参数的标定。对测量系统的高精度标定是一项非常重要的基础工作，其不仅可以获得测量系统的动力学参数，从而建立推力或冲量与系统响应之间的函数关系，而且可以评估测量系统的精度、重复性、线性度等性能指标。另外，基于系统响应的理论值与实际响应测量值之间的误差可以对测量系统进行适当的调整，有效降低系统误差对测量结果的影响。目前，常用的标定方法可分为静态标定和动态标定两大类。静态标定是基于测量系统的线性化假设，通过施加不同的已知外激励来拟合确定测量系统的灵敏度，完成系统性能的标定。该方法无需获得测量系统所有的属性参数如惯性参数、阻尼参数以及弹性参数等，而是将整个测量系统视为一个黑箱，通过关注于输出响应与输入激励之间的线性关系来确定待测推力或待测冲量的大小。动态标定方法则是通过完成测量系统参数的识别，然后再根据输出的系统响应来反演获得输入激励大小。该方法不仅仅可以用于平均推力、稳态推力以及冲量的测量，而且还可以用来进行动态推力测量。当测
3、常用的动态标定方法有附加质量块法和恒力标定法。附加质量块法是基于附加质量块前后测量系统的刚度系数保持一致的假设，通过附加一个转动惯量已知的质量块来完成测量系统的性能参数标定，该方法的关键在于需要准确知道附加质量块的转动惯量，且附加质量块和未加质量块两种工况下的弹性参数不存在改变。恒力标定法的核心部件是标准力源，根据标定力产生方式不同，可以将其分为重力源、静电力源和电磁力源。重力源是通过质量已知的砝码或重物来提供所需标定力，其往往会受到滑动摩擦、空气阻力以及绳线弹性伸缩和拖曳影响，并受限于重物最小质量，难以提供高精度微牛量级标定力。静电力源主要利用平行板电容间异性电荷产生静电力，并通过精确控制两极板之间的电压来控制所需的标定力。静电力源可以提供较小的标定力，但是为了产生较大的标定力，其两极板件的电压往往非常大，从而导致电极之间的空气容易出现被过高电压击穿的现象，限制了静电力源产生较大的标定力。此外，静电力源的两极板均需接地，致使利用高精度电子天平对其进行标定时会引入电线拖曳误差。电磁力源是利用载流导体在磁场中会受到磁场力作用的原理，来达到产生标定力的目的。该力源具有连续可调、量程宽、高稳定性、可重复性、非接触、远程操控等众多优点，但是永磁铁的磁场往往会对被测环境产生磁污染，且线圈与永磁铁之间的相对位置变化也会影响标定力的精度。
4、针对上述标定装置的不足，本专利技术提出了一种由通电线圈与电工纯铁组成的标准脉冲力源，并基于线性回归方法提出了相应的脉冲力标定方法，有效提高测量系统的标定精度。
技术实现思路
1、本专利技术意在提供一种基于脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法和存储介质，以解决现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。
2、本专利技术一方面提出了一种基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，所述方法包括：
3、s1构建一种标准脉冲力源，并获得电流与所需标准脉冲力之间的对应关系；
4、s2采用最小二乘法进行二阶拟合，以获得电流与电磁力之间的控制方程，并获得所需的标准脉冲力源；
5、s3将标准脉冲力源安装在被测推力台架上，通过位移传感器采集获得已知脉冲力作用下的系统响应；
6、s4根据线性回归方法和所述系统响应的极值获得推力测量系统参数，完成系统参数的动态标定。
7、进一步地，所述s1具体包括：
8、利用通电线圈和电工纯铁构建了一种标准脉冲力源，并根据称重法获取电流与所述标准脉冲力之间的对应关系。
9、进一步地，所述s2具体包括：
10、通过最小二乘法拟合得到电磁力 f与电流 c之间的关系式：
11、
12、通过最小二乘法进行二阶多项式数据拟合，获得电流与电磁力之间的关系式：
13、 ，
14、其中为二次拟合多项式的系数。
15、s2获取所述标准脉冲力源为：
16、，
17、其中：为电流的脉宽，为二次拟合多项式的系数， f为电磁力， c为电流。
18、s3获得所述系统响应具体为：
19、
20、其中，为力臂，为测量臂， j为系统转动惯量， k为刚度系数，系统的阻尼比，为自然频率，为固有频率，为已知的脉冲冲量。
21、进一步地，s4所述系统响应的极值为：
22、
23、极大值时间点为：
24、 ， n=1,2,3…
25、其中：
26、
27、其中，为已知的脉冲冲量，为力臂，为测量臂， j为系统转动惯量，系统的阻尼比，为自然频率，为固有频率。
28、所述s4根据线性回归方法和所述系统响应的极值获得推力测量系统参数具体为：
29、根据系统响应的等幅衰减特性和线性回归确定阻尼比的估计值和标准差，
30、令
31、
32、得到：
33、 ， n=1,2,3…
34、根据线性回归方法确定出比例系数的估计值和标准差，并求得阻尼比的估计值和标准差为：
35、
36、，
37、其中，， n=1,2,3…。
38、s4中确定所述系统参数还包括：
39、通过系统相邻极大值点时刻之差和线性回归确定出系统振动周期 td，然后根据公式确定出系统自然频率。
40、进一步地，由系统相邻极大值点时间间隔可以确定出振动周期为：
41、
42、令
43、
44、进而可得：
45、 ， n=1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述S2具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S2获取所述标准脉冲力源为：
5.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S3获得所述系统响应具体为：
6.根据权利要求5所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S4所述系统响应的极值为：
7.根据权利要求6所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S4根据线性回归方法和所述系统响应的极值获得推力测量系统参数具体为：
8.根据权利要求7所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S4中确定所述系统参数还包括：
9.根据权利
10.根据权利要求9所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S4中确定所述系统参数还包括：
11.根据权利要求10所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，S4中确定所述系统参数还包括：
12.根据权利要求11所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使计算机执行权利要求1至12中任一项权利要求所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，所述s2具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，s2获取所述标准脉冲力源为：
5.根据权利要求1所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，s3获得所述系统响应具体为：
6.根据权利要求5所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，s4所述系统响应的极值为：
7.根据权利要求6所述的基于标准脉冲力源的微推力测量系统动态标定方法，其特征在于，s4根据线性回归方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔海超，洪延姬，韩建慧，叶继飞，宋俊玲，李南雷，毛晨涛，蒋陆昀，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学，
类型：发明
国别省市：
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